JP2006505969A - A communication system that provides broadband communication using medium-voltage cables in power systems - Google Patents

A communication system that provides broadband communication using medium-voltage cables in power systems Download PDF

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Abstract

中圧(MV)ケーブル(500)を使用して、1つの配信センタ(PLTコントローラ)(20)と複数の電力線通信(PLT)ステーション(30)を含むネットワークセグメント(10)内において、RF信号を搬送する広帯域サービス通信システム(8)である。PLTコントローラ(20)は、配信モデム(62)を具備しており、この配信モデムは、カプラを介し、MVケーブル(500)を通じて、PLTステーション(30)との間でダウンストリーム及びアップストリームRF信号を搬送する。それぞれのPLTステーション(30)は、モデム(32)を具備しており、このモデムは、カプラを介して、ダウンストリーム及びアップストリームRF信号を搬送し、例えば、無線リンクを介して媒体信号を1つ又は複数の顧客宅内機器(CPE)に搬送する。PLTコントローラ(20)は、アップストリーム通信、すべてのダウンストリーム通信の転送、及び制御に関して、それぞれのPLTステーション(30)を制御している。PLTコントローラ(20)は、ルータ(80)を介してWAN(90)に接続し、媒体信号をWAN(90)との間で搬送可能である。Using medium pressure (MV) cables (500), RF signals are transmitted within a network segment (10) that includes one distribution center (PLT controller) (20) and multiple power line communication (PLT) stations (30). A broadband service communication system (8) for carrying. The PLT controller (20) comprises a distribution modem (62), which distributes downstream and upstream RF signals to and from the PLT station (30) through the coupler, through the MV cable (500). Transport. Each PLT station (30) is equipped with a modem (32) that carries downstream and upstream RF signals via couplers, e.g. 1 media signal via a radio link. To one or more customer premises equipment (CPE). The PLT controller (20) controls each PLT station (30) with respect to upstream communication, transfer of all downstream communication, and control. The PLT controller (20) is connected to the WAN (90) via the router (80), and can carry a media signal to and from the WAN (90).

Description

本特許出願は、2002年5月28日付けで出願された米国仮特許出願第60/383,838号に基づくものであり、アメリカ合衆国法典第35巻第119条(e)項に基づいて、この出願に対する優先権を主張するものである。
本発明は、電力線通信(Power Line Communication:PLC)、即ち、発電系統によって発電された電力を配電網によって供給しつつ、配電網の1つ又は複数の中圧ケーブル(Medium Voltage Cable)を使用して広帯域通信サービスを提供することに関するものである。
This patent application is based on US Provisional Patent Application No. 60 / 383,838, filed May 28, 2002, and is subject to the provisions of 35 USC § 119 (e). Claims priority to the application.
The present invention uses one or more medium voltage cables of the power distribution network (Power Line Communication: PLC), that is, one or more medium voltage cables of the power distribution network while supplying power generated by the power generation system through the power distribution network. The present invention relates to providing broadband communication services.
(概要)
本発明は、配電網を使用する通信サービスに関するものである。以下、配電網に対する電力の供給に使用する発電系統の全般的な背景、送電系統の全般的な背景、送電系統、配電網、並びに電力線通信(即ち、配電網を使用した情報の配送)に関する背景情報を提供する。
(Overview)
The present invention relates to a communication service using a power distribution network. Hereinafter, the general background of the power generation system used to supply power to the distribution network, the general background of the transmission system, the transmission system, the distribution network, and the background related to power line communication (ie, distribution of information using the distribution network) Provide information.
(発電系統)
電力は、世界中において、3つの個別の系統を使用してユーザーに供給されている。通常、発電施設に配置されている発電系統は、発電機を使用して、なんらかの形態の位置又は運動エネルギーを電気に変換する。これらの発電機は、通常、燃焼、水力、風力、又は原子力を源として動力が供給されている。
(Power generation system)
Power is supplied to users around the world using three separate grids. Typically, a power generation system located in a power generation facility uses a generator to convert some form of position or kinetic energy into electricity. These generators are usually powered by combustion, hydropower, wind power, or nuclear power.
(送電系統)
送電系統は、通常、発電系統に電気的に接続されており、発電された電気を発電系統から電気の消費地に対して長距離にわたって供給する。送電系統は、発電された電力から高圧(High Voltage:HV)(当技術分野においては、60,000〜1,000,000ボルトとされている)を生成する変圧器から構成されている。送電系統は、交流(AC)又は直流(DC)のいずれかを送電可能であり、通常、送電には、「高圧」電線(ケーブル)と呼ばれるものを使用する。送電系統は、通常、1つ又は複数の変電所(Substation)において終了するが、これらの変電所は、電気の消費者の近くに位置している。送電系統においては、大型変圧器、過負荷及び雷保護装置、スイッチ、及び様々な網の検知及び制御装置を使用している。送電線は、通常、高架であって、電線は、普通、絶縁されていないアルミニウムから製造されている。
(Transmission system)
The power transmission system is usually electrically connected to the power generation system, and supplies the generated electricity over a long distance from the power generation system to the place where electricity is consumed. The transmission system is composed of a transformer that generates high voltage (HV) (in the art, 60,000 to 1,000,000 volts) from the generated power. The power transmission system can transmit either alternating current (AC) or direct current (DC), and what is called a “high voltage” electric wire (cable) is usually used for power transmission. The transmission system usually ends at one or more substations, which are located close to electricity consumers. In the transmission system, large transformers, overload and lightning protection devices, switches, and various network detection and control devices are used. Transmission lines are usually elevated and wires are usually made from uninsulated aluminum.
(配電網)
配電網とは、変電所から電気の個々の消費者に電力を供給するのに使用する一連の電線(ケーブル)及びコンポーネントのことである。配電網においては、通常、中圧(Medium Voltage:MV)(当技術分野においては、4,000〜50,000ボルトとされている)を使用し、ほとんどの場合に、ACを使用している。そして、電力の供給者にとって便利な場所に配置された変圧器をMV配電系統に接続し、90〜600ボルトの低圧(Low Voltage:LV)の電気を生成して、電気の消費者に配送するのである。1つのLV変圧器により、1つの顧客、いくつかの顧客、又は数百の顧客に電力供給が可能である。配電系統においては、変圧器、スイッチ、再投入器、雷及び障害保護装置、コンデンサ、メーター、及びその他の検知及び制御装置を使用している。配電線は、高架であってよく、それらは、絶縁又は非絶縁であってよい。又、配電線は、地下電線(ケーブル)であってもよく、これらには、通常、同軸の1つ又は複数の接地リード線によって包囲された中心電力導体が含まれている。
(Distribution network)
A distribution network is a series of electrical wires (cables) and components used to power individual consumers of electricity from a substation. Distribution networks typically use medium voltage (MV) (in the art, 4,000 to 50,000 volts), and most often use AC. . Then, a transformer arranged at a location convenient for the power supplier is connected to the MV power distribution system, and low voltage (LV) electricity of 90 to 600 volts is generated and delivered to the electricity consumer. It is. One LV transformer can power one customer, several customers, or hundreds of customers. The distribution system uses transformers, switches, re-throwers, lightning and fault protection devices, capacitors, meters, and other sensing and control devices. Distribution lines may be elevated and they may be insulated or non-insulated. The distribution line may also be an underground cable (cable), which typically includes a central power conductor surrounded by one or more coaxial ground leads.
配電網は、しばしば、樹状トポロジーで配備されており、変電所に配置されている樹木の根と、ここから伸長する「フィーダ」と呼ばれる主要な幹を有している。そして、それぞれのフィーダは、当技術分野において「ラテラル(Lateral)」とも呼ばれる複数の枝を具備しており、これらのラテラルは、フィーダから外に伸長している。そして、1つのラテラルが、その他の複数のラテラルに供給可能である。これらのフィーダ及びラテラルは、しばしば、変電所から25km(15.54マイル)以上延長している。   Distribution networks are often deployed in a tree-like topology, with tree roots located at substations and a main trunk called a “feeder” extending therefrom. Each feeder includes a plurality of branches, also referred to in the art as “Lateral”, which extend outward from the feeder. One lateral can be supplied to the other laterals. These feeders and laterals often extend more than 25 km (15.54 miles) from the substation.
かなり頻繁に、樹木の「葉」、即ち、最も外側のラテラルは、地理的にループ状に配列されており、この結果、変電所から消費者に対して、複数の経路が存在している。これらのループは、安全性や障害検出並びに補正の問題を引き起こすため、通常は、一箇所において、自動スイッチ又は手動の通常開路点により、開路状態にある。停電が発生した場合には、この通常開路点を閉じて、代わりの電流経路を提供することにより、その障害状態の影響を受ける消費者の数を減らすことができる。   Quite often, the “leaves” of the tree, ie the outermost laterals, are geographically arranged in a loop, so that there are multiple paths from the substation to the consumer. Since these loops cause safety, fault detection and correction problems, they are usually open at one location, either by an automatic switch or a manual normal opening point. In the event of a power outage, closing this normally open circuit point and providing an alternative current path can reduce the number of consumers affected by the fault condition.
電力線通信(PLC)とは、これらの送電系統及び配電網を再利用して情報を供給する技術のことである。当技術分野において周知のように、PLCシステムは、電気の消費者の構内において、すべてがLV(低圧)電力で動作する顧客宅内(CP)ネットワークと、HV又はMVで送電及び/又は配電網上で動作するアクセスネットワークという2つのカテゴリに分かれている。PLCシステム及び装置においては、追加信号によって配電装置が影響を受けることのないように、50又は60Hzの電力信号に情報信号を重畳している。   Power line communication (PLC) is a technology for reusing these power transmission systems and distribution networks to supply information. As is well known in the art, PLC systems are used in customer premises (CP) networks, all operating on LV (low voltage) power, and on HV or MV transmission and / or distribution networks at the premises of electricity consumers. It is divided into two categories: access networks that operate in In the PLC system and apparatus, the information signal is superimposed on the 50 or 60 Hz power signal so that the power distribution apparatus is not affected by the additional signal.
PLCにおいては、狭帯域又は広帯域データ伝送を使用可能である。狭帯域PLCは、電気事業により(及び、このために)、送電及び配電網における制御及び検知信号の伝送用に1970年代から既に使用されている。これらのシステムにおいては、非常に頻繁に、50又は60Hzのゼロ交差期間において、高周波パルスを生成し、これらのパルス又はそれらの非存在を使用して情報を搬送している(例:電力メーターの読取値など)。   In the PLC, narrowband or wideband data transmission can be used. Narrowband PLCs have been used since the 1970s for the transmission and transmission of control and sensing signals in power transmission and distribution networks by (and for this purpose) the electric utility. In these systems, very often, in the zero crossing period of 50 or 60 Hz, high frequency pulses are generated and these pulses or their absence are used to convey information (eg, power meter Reading).
例えば、1Mb/s以上の情報を搬送する広帯域PLCにおいては、通常、スペクトル拡散又は周波数ホッピング技術を使用している。本来の設計目標であった50又は60Hzを上回る信号の電力線による搬送は容易ではないため、このような技法が使用されているのである。周波数が高いほど、迅速に減衰し、特に、高架のワイヤは、非常に雑音が多く、ラジオやテレビ信号、並びにその他の狭帯域及び広帯域雑音を有している。政府の電磁妨害規制により、この雑音レベルを上回るPLC電力レベルの単純な増強は禁止されているため、PLC変調方式は、通常、この雑音を静的又は動的に回避するべく設計される。又、送電又は配電系統の様々なコンポーネントによって発生する信号の減衰に対抗するべく、信号を手動又は自動的に調節することも可能である。   For example, in a broadband PLC that carries information of 1 Mb / s or higher, spread spectrum or frequency hopping techniques are usually used. Such a technique is used because it is not easy to carry a signal exceeding 50 or 60 Hz, which was the original design target, through a power line. The higher the frequency, the faster it decays, especially the elevated wire is very noisy and has radio and television signals and other narrow and wideband noise. PLC modulation schemes are usually designed to avoid this noise statically or dynamically, because government electromagnetic interference regulations prohibit simple increases in PLC power levels above this noise level. It is also possible to adjust the signal manually or automatically to counter the signal attenuation caused by the various components of the transmission or distribution system.
PLCは、しばしば、IP(Internet Protocol)、TCP(Transmission Control Protocol)、及びUDP(User Datagram Protocol)などのプロトコルを使用して、パケット化されたデータを搬送するために使用される。Appletalkなどのその他のプロトコルも使用可能である。これらの場合には、PLCネットワークは、当技術分野において、ISO(International Standards Organization)のOSI(Open System Interconnection)基準モデルのレイヤ1と呼ばれているものにおいて動作するリピータ、OSIのレイヤ2において動作するブリッジ又はデータスイッチ、OSIのレイヤ3において動作するルータ、又はOSIのレイヤ4〜7において動作するゲートウェイを含むデータ転送要素の集合として、データ領域において動作可能である。   PLCs are often used to carry packetized data using protocols such as IP (Internet Protocol), TCP (Transmission Control Protocol), and UDP (User Datagram Protocol). Other protocols such as Appletalk can also be used. In these cases, the PLC network operates in the art in a repeater that operates in what is called Layer 1 of the ISO (International System Organization) OSI (Open System Interconnection) reference model, in OSI Layer 2. Operating in the data domain as a collection of data transfer elements including bridges or data switches that operate, routers operating in OSI layer 3 or gateways operating in OSI layers 4-7.
トポロジーの面において、このデータネットワークを送電又は配電網に整合させるという制約は存在していない。例えば、データ信号は、ラテラル又はフィーダから変電所に向かって電力線を伝播可能であるが、電力がこのようには伝播することは、絶対にない。同様に、重畳されたPLCデータネットワークを樹状トポロジーに構成する場合にも、その根ノードは、配電系統の根ノード(変電所)に対応するものであってもよいし、或いは、対応していなくてもよい。実際には、PLCネットワークは、IEEE(International Electrical and Electronic Engineering) 802.1Dのスパニングツリー、RIP(Routing Information Protocol)、又はOSPF(Open Shortest Path First)プロトコルなどの当技術分野において周知のプロトコルを使用することにより、ループや複雑なメッシュのトポロジーを使用して、PLCネットワークにおけるパケットの経路を決定することができる。   In terms of topology, there are no constraints on matching this data network to a power transmission or distribution network. For example, data signals can propagate through a power line from a lateral or feeder toward a substation, but power never propagates in this way. Similarly, when the superimposed PLC data network is configured in a tree topology, the root node may correspond to or correspond to the root node (substation) of the distribution system. It does not have to be. In practice, the PLC network is known to use a protocol such as IEEE (International Electrical and Electronic Engineering) 802.1D spanning tree, RIP (Routing Information Protocol), or OSPF (Open Shortest Path First). By doing so, it is possible to determine the route of the packet in the PLC network using a loop or a complicated mesh topology.
又、PLCネットワークは、テレフォニーやケーブルテレビシステムに使用されているものなどのパケット化されていない音声やビデオストリームも搬送可能である。テレフォニーストリームは、T1、E1、又はSONET(Synchronous Optical Network)フレーミングとして当技術分野において一般に周知の標準的なテレフォニーフレーミング法を使用してフォーマット可能である。ビデオ信号の場合には、NTSC(National Television System Committee)、DVB(Digital Video Broadcast)、又はMPEG(Moving Picture Experts Group)などの変調、符号化、及びフレーミング技術を使用することができる。   The PLC network can also carry non-packetized voice and video streams such as those used in telephony and cable television systems. The telephony stream can be formatted using standard telephony framing methods commonly known in the art as T1, E1, or SONET (Synchronous Optical Network) framing. For video signals, modulation, coding, and framing techniques such as NTSC (National Television System Committee), DVB (Digital Video Broadcast), or MPEG (Moving Picture Experts Group) can be used.
(PLC)
前述のように、多くの制約の下に、配電網の中圧電力線上において、広帯域などの高速RF(無線周波数)通信を実装可能である。図1からわかるように、このネットワークの物理的トポロジーは、樹木の枝分れに似ている。樹木の根は、中圧フィーダに対応しており、これは、送電系統の変電所(即ち、送電系統がフィーダに接続する枝上の地点)から発している。このフィーダは、接地導体を有する三相の三線電力線である。この電力線の下流方向に、様々な間隔で、枝がメインフィーダから発してており、更に電力を分配している。これらの枝は、三相、三相の中のいずれか2つ、又は単相であってよい。これらの枝は、電力の供給に必要な最後の変圧器又はその他の配電コンポーネントによって終端されており、これ以外の終端は、ほとんど存在しない。線路障害の管理と配電制御のために、適切な場所に、様々なスイッチングコンポーネント(手動スイッチ、自動再投入器(Reclozer)及びセクショナライザ(Sectionalizer)、並びにヒューズを含む)が挿入されている。図1の「R」及び「S」というラベルが付加されている四角形は、「再投入器」と「セクショナライザ」である。再投入器とセクショナライザは、代表的な自動スイッチ装置である。線路に沿って力率又は電圧レベルを調節するべく、その他のコンポーネント(コンデンサ及びレギュレータ変圧器)が存在してもよい。そして、これらのコンポーネントのいずれもが、RF信号の伝播に対して障壁をもたらす可能性があり、これらの周りにRFブリッジを生成するための更なる装置が必要とされることになる。根から、最遠の枝先までの電力線の長さは、25km以上であってよい。ステーション間における長距離にわたるRF信号の減衰(又は、電力線に沿ったRF障壁)のために、ネットワークステーションの中に、ネットワーク内のその他のステーションを「聴取」できなくなるものが出てくる可能性が高い。この最後の点は、このシステムには、ピアツーピアネットワークアーキテクチャが適していないことを意味するものである。
(PLC)
As described above, high-speed RF (radio frequency) communication such as broadband can be implemented on the medium-voltage power line of the distribution network under many restrictions. As can be seen from FIG. 1, the physical topology of this network resembles a tree branch. The root of the tree corresponds to a medium pressure feeder, which originates from a substation of the transmission system (ie, the point on the branch where the transmission system connects to the feeder). This feeder is a three-phase three-wire power line having a ground conductor. At various intervals in the downstream direction of the power line, branches emanate from the main feeder and further distribute power. These branches may be three phase, any two of the three phases, or single phase. These branches are terminated by the last transformer or other power distribution component required to supply power, and there are few other terminations. Various switching components (including manual switches, automatic recyclers and sectionizers, and fuses) are inserted at appropriate locations for line fault management and distribution control. The squares labeled “R” and “S” in FIG. 1 are a “reloader” and a “sectioner”. Reloaders and sectionizers are typical automatic switching devices. There may be other components (capacitors and regulator transformers) to adjust the power factor or voltage level along the line. And any of these components can provide a barrier to the propagation of RF signals, and additional equipment will be needed to create an RF bridge around them. The length of the power line from the root to the farthest branch tip may be 25 km or more. Due to the long-distance RF signal attenuation between stations (or RF barriers along the power line), some network stations may become unable to "listen" to other stations in the network. high. This last point means that a peer-to-peer network architecture is not suitable for this system.
一般的な配電網においては、停電地域の電力を回復したり、負荷の均衡や線路の冗長性などのその他の理由から、スイッチを閉じることによってループを形成可能である。MV線路に沿い、配電変圧器によって、中圧電力線の4〜30KVの電圧レベルを低圧(LV)電力線の110〜600Vのレンジに降圧する。   In a typical distribution network, a loop can be formed by closing the switch to restore power in a blackout area or for other reasons such as load balancing or line redundancy. Along the MV line, a voltage level of 4 to 30 KV on the medium voltage power line is stepped down to a range of 110 to 600 V on the low voltage (LV) power line by the distribution transformer.
特に、高架線路を使用する際の電力線環境においては、電気的な雑音が多く、多くの狭帯域雑音源と相当の広帯域雑音を有している。このような環境で動作する通信システムにおいては、その雑音耐性を改善するためのあらゆる実際的な手段を使用しなければならない。   In particular, in a power line environment when using an overhead line, there is a lot of electrical noise, and there are many narrowband noise sources and considerable broadband noise. In a communication system operating in such an environment, any practical means for improving its noise immunity must be used.
電力線の雑音及びRF伝送特性は、天候と線路に接続されている電気的負荷の程度及び種類によって変化する。特定の電力線トポロジーにより、通信用の使用法に関して媒体を劣化させる独特な反射パターンや共振状態が生成される可能性がある。このことから、MV電力線通信システムは、環境特性の変化に対して適合可能でなければならず、単一の周波数に依存するものであってはならない(即ち、狭帯域システムであってはならない)ことがわかる。   Power line noise and RF transmission characteristics vary depending on the weather and the degree and type of electrical load connected to the track. Certain power line topologies can create unique reflection patterns and resonant states that degrade the media with respect to communication usage. For this reason, MV power line communication systems must be adaptable to changes in environmental characteristics and must not rely on a single frequency (ie, must not be a narrowband system). I understand that.
電力線の主な機能は、電力を供給することにある。通信ネットワークは、この機能を損なってはならない。従って、いずれかの電力導体を遮断する通信装置を線路内に挿入することはできない。このことから、電力媒体上にRF信号を導入すると共に、この媒体からRF信号を抽出する結合装置の製造は、技術的に困難なものになるであろうことがわかる。又、この媒体が高周波信号のフィルタリングに有用ではないため、電力線上においてRF信号を互いに分離することも困難であり、且つ、その低レベルのプロトコルにより、その他の近傍セグメントからのネットワークセグメント内へのトラフィックの漏洩を識別し拒否できなければならない。   The main function of the power line is to supply power. The communication network must not compromise this function. Therefore, a communication device that cuts off any power conductor cannot be inserted into the line. From this it can be seen that it will be technically difficult to manufacture a coupling device that introduces an RF signal onto the power medium and extracts the RF signal from this medium. Also, because this medium is not useful for high frequency signal filtering, it is also difficult to separate RF signals from each other on the power line, and the low level protocol allows them to enter into network segments from other nearby segments. It must be able to identify and reject traffic leaks.
この電力線上におけるデータ通信は、双方向であり、且つ、三相の線路と単相の線路上において機能しなければならない。即ち、この制約は、必要な双方向性を提供する周波数ドメインの多重化により、通信の際に、時間に依存した方式で、線路上の方向を反転させるか(真性ハーフデュープレックス媒体として使用する)、或いは、媒体をフルデュープレックスモードで使用することを意味している。   Data communication on this power line is bi-directional and must function on a three-phase line and a single-phase line. That is, the constraint is that the direction on the line is reversed in a time-dependent manner during communication, with frequency domain multiplexing providing the necessary bidirectionality (used as an intrinsic half-duplex medium). Or, it means that the medium is used in a full duplex mode.
このMV電力線RFネットワークの主な機能は、アクセスネットワークの機能である。顧客は、インターネットにアクセスするための手段や共有媒体上において仮想プライベートネットワークを実装する手段として、通信アクセスを利用するのであり、MV電力線ネットワークは、ローカルエリアネットワークではない。   The main function of this MV power line RF network is the function of the access network. Customers use communication access as a means for accessing the Internet and as a means of implementing a virtual private network on a shared medium, and the MV power line network is not a local area network.
従って、以上の制約を満足しつつ、中圧配電網上において広帯域通信サービスを提供することが有利であり、望ましい。   Therefore, it is advantageous and desirable to provide a broadband communication service on the medium voltage distribution network while satisfying the above constraints.
本発明によれば、連係してネットワークセグメントを定義する配信センタと少なくとも1つの遠隔場所との間で、広帯域通信を提供する通信システムが提供され、配電系統の中圧(MV)ケーブルが、ネットワークセグメント用の通信チャネル(媒体)として機能し、この通信システムは、電力線通信(PLT)コントローラと少なくとも1つの電力線通信(PLT)ステーション(30)を具備し、電力線通信(PLT)コントローラは、第1(ダウンストリーム)媒体信号によって変調された第1(ダウンストリーム)RF信号を生成するべく第1媒体信号を受信し、第2(アップストリーム)媒体信号を抽出するべく第2(アップストリーム)RF信号を復調する配信モデム(62)であって、MVケーブルと協働して、MVケーブル上で第2(アップストリーム)RF信号を受信するべくMVケーブルを第1(ダウンストリーム)RF信号によって励起する手段(64、66)を含む配信モデムと、この配信モデムと動作可能に通信する電力線通信(PLT)コントローラモジュール(23)であって、少なくとも1つの遠隔場所の中の少なくとも1つに第1(ダウンストリーム)媒体信号を抽出させるべく、第1(ダウンストリーム)媒体信号の生成を制御する手段と、少なくとも1つの遠隔場所における第2(アップストリーム)媒体信号の生成を制御する手段を更に具備するPLTコントローラモジュールと、を備え、前記少なくとも1つの電力線通信(PLT)ステーション(30)の各ステーションは、第1(ダウンストリーム)媒体信号を抽出するべく第1(ダウンストリーム)RF信号を復調する第2モデム(32)であって、MVケーブルと協働して第1(ダウンストリーム)RF信号を受信し、MVケーブルを第2(アップストリーム)RF信号によって励起する手段(34、36)を有する第2モデムと、この第2モデム(32)と動作可能に通信するPLTステーションモジュール(31)であって、抽出した第1(ダウンストリーム)媒体信号がそのPLTステーション宛てである場合に抽出した第1(ダウンストリーム)媒体信号を受け入れる手段を有し、第2(アップストリーム)RF信号を形成するためその変調のために第2モデムに提示するべく第2(アップストリーム)媒体信号を生成する手段を更に有するPLTステーションモジュールと、を備え、これにより、PLTコントローラは、少なくとも1つのPLTステーションに配信するためのすべての第1(ダウンストリーム)RF信号の生成を制御すると共に、少なくとも1つのPLTステーションからPLTコントローラへの第2(アップストリーム)RF信号の生成も制御することを特徴とする。   In accordance with the present invention, a communication system is provided that provides broadband communication between a distribution center that cooperates to define a network segment and at least one remote location, and a medium voltage (MV) cable in a distribution system is connected to the network. Acting as a communication channel (medium) for the segment, the communication system comprises a power line communication (PLT) controller and at least one power line communication (PLT) station (30), the power line communication (PLT) controller comprising: A second (upstream) RF signal is received to generate a first (downstream) RF signal modulated by the (downstream) media signal and a second (upstream) media signal is extracted. Modem (62) for demodulating the MV cable, in cooperation with the MV cable, And a distribution modem including means (64, 66) for exciting the MV cable with the first (downstream) RF signal to receive a second (upstream) RF signal and power line communication in operative communication with the distribution modem A (PLT) controller module (23) for controlling the generation of a first (downstream) media signal to cause at least one of the at least one remote location to extract the first (downstream) media signal Means and a PLT controller module further comprising means for controlling generation of a second (upstream) media signal at at least one remote location, each of the at least one power line communication (PLT) station (30) The station extracts the first (downstream) media signal to extract the first ( A second modem (32) that demodulates the downstream (RF) RF signal, receiving the first (downstream) RF signal in cooperation with the MV cable and exciting the MV cable with the second (upstream) RF signal A second modem having means (34, 36) for performing and a PLT station module (31) operatively communicating with the second modem (32), wherein the extracted first (downstream) media signal is the PLT Means for accepting the extracted first (downstream) media signal when addressed to the station, and second (to be presented to the second modem for modulation thereof to form a second (upstream) RF signal. A PLT station module further comprising means for generating upstream) media signals, thereby providing a PLT controller The trawler controls the generation of all first (downstream) RF signals for delivery to at least one PLT station and the generation of second (upstream) RF signals from the at least one PLT station to the PLT controller. Is also controlled.
好ましくは、第1及び第2媒体信号の中の少なくとも1つは、配信モデムとの間において、無線周波数リンクによって伝送される。   Preferably, at least one of the first and second media signals is transmitted over a radio frequency link with a distribution modem.
通信信号の電力網への注入と、これからの抽出は、通常、カプラを使用して行われる。当技術分野において周知のように、一般的なカプラのタイプには、2つのものが存在する。まず、容量性カプラは、データと0〜60Hzの電力信号とを分離しつつ、高周波数において2つの信号をリンクするべく標準的な容量効果を使用するものである。容量性カプラは、電気的にはコンデンサであって、1つのプレートが、HV、MV、又はLV導体に付着しており、もう一方のプレートが、通信信号源又は宛先に接続されている。このコンデンサのプレート間における絶縁により、2つのネットワークの絶縁が提供されている。   Injection of the communication signal into the power network and extraction from the power network are usually performed using a coupler. As is well known in the art, there are two common types of couplers. First, capacitive couplers use standard capacitive effects to link two signals at high frequencies while separating data and 0-60 Hz power signals. Capacitive couplers are electrically capacitors, with one plate attached to an HV, MV, or LV conductor and the other plate connected to a communication signal source or destination. This insulation between the plates of the capacitor provides insulation of the two networks.
別の結合方法は、当技術分野において「誘導性結合」と呼ばれているものであり、これは、データと0〜60Hzの電力信号を分離しつつ、高周波数において2つの信号をリンクするべく標準的な電磁効果を使用している。誘導性カプラは、電気的には変圧器であって、1つのコイルは、HV、MV、又はLV導体によって形成されており(1巻回コイル)、他方のコイルは、通信信号源又は宛先に接続されている。この2つのコイル間における絶縁により、2つのネットワークの絶縁が提供されている。   Another method of coupling is what is referred to in the art as “inductive coupling”, which separates data from a 0-60 Hz power signal while linking two signals at high frequencies. The standard electromagnetic effect is used. An inductive coupler is an electrical transformer, with one coil formed by an HV, MV, or LV conductor (one turn coil) and the other coil to a communication signal source or destination. It is connected. The insulation between the two coils provides insulation of the two networks.
PLCカプラは、通常、1MHz〜50MHz又はこれ以上の周波数において、2つのネットワークをリンクすると共に、DC〜100Hzの周波数においては、2つのネットワークを絶縁する。
無線信号は、いかなる形式のものでもよく、情報(データ)を伝送する。
PLC couplers typically link two networks at frequencies from 1 MHz to 50 MHz or higher and isolate the two networks at frequencies from DC to 100 Hz.
The radio signal may be of any format and transmits information (data).
好ましくは、この通信システムは、1つ又は複数の遠隔場所に、顧客宅内機器(CPE)を更に有しており、ネットワークセグメント内の少なくとも1つのPLTステーションのリモートモデムが、無線周波数リンクにより、顧客宅内機器との間で、第1及び第2媒体信号の中の少なくとも1つを伝送する。   Preferably, the communication system further comprises customer premises equipment (CPE) at one or more remote locations, wherein the remote modem of at least one PLT station in the network segment is connected to the customer by a radio frequency link. At least one of the first and second medium signals is transmitted to the home device.
尚、同軸ケーブル、遮蔽及び非遮蔽のツイストペアワイヤ、光ファイバなどの媒体によって、及び無線リンクによって、データネットワークを接続可能であることに更に留意されたい。パケット化されたデータを無線で搬送する方法の1つが、IEEE802規格委員会によって規定されており、当技術分野において、802.11として知られている。3つの別個の変調及びプロトコルセットが、802.11a、802.11b、及び802.11gである。これらの規格には、規定された無線ネットワークにおいてパケット化されたデータを搬送するためのOSIのレイヤ1及び2において使用するフォーマット及びプロトコルが規定されている。802.11b及び802.11bプロトコルは、2.4GHzのスペクトルを使用しており、802.11aプロトコルは、5.8GHzのスペクトルを使用している。   It should be further noted that data networks can be connected by media such as coaxial cable, shielded and unshielded twisted pair wire, optical fiber, and by wireless links. One method for carrying packetized data wirelessly is defined by the IEEE 802 standards committee and is known in the art as 802.11. Three separate modulation and protocol sets are 802.11a, 802.11b, and 802.11g. These standards define the formats and protocols used in OSI layers 1 and 2 for carrying packetized data in a defined wireless network. The 802.11b and 802.11b protocols use the 2.4 GHz spectrum, and the 802.11a protocol uses the 5.8 GHz spectrum.
802.11規格においては、マスタ/スレーブとピアツーピアという2つの動作モードを提供している。マスタ/スレーブ動作モードにおいては、無線搬送の使用を所望するノードは、アクセスポイントと連係しなければならない。即ち、すべてのデータは、アクセスポイントとの間で搬送され、この結果、通信を所望する2つの無線ノードのデータは、一方のノードから、まずは、アクセスポイントに向かい、その後、もう一方のノードに向かわなければならない。一方、当技術分野において、「アドホック」とも呼ばれているピアツーピア動作モードにおいては、アクセスポイントは使用しない。この場合には、すべてのノードが、もう一方のノードに対してデータを伝送可能である。   The 802.11 standard provides two modes of operation: master / slave and peer-to-peer. In the master / slave mode of operation, a node desiring to use wireless carrier must work with an access point. That is, all data is carried to and from the access point, so that the data of the two wireless nodes that wish to communicate is directed from one node to the access point first and then to the other node. I have to head. On the other hand, no access point is used in the peer-to-peer mode of operation, also referred to in the art as “ad hoc”. In this case, all nodes can transmit data to the other node.
リモートモデムの無線周波数リンクは、ネットワークセグメントの物理的なフットプリントと同等の高周波フットプリントを具備していることが有利である。   The radio frequency link of the remote modem advantageously has a high frequency footprint equivalent to the physical footprint of the network segment.
有利には、この通信システムは、複数の更なるネットワークセグメント(10a、10b、10c...)と;それぞれが2つのネットワークセグメントを接続(span)し、1つのネットワークセグメントから別のネットワークセグメントに転送される第1(ダウンストリーム)RF信号を受信する手段を具備すると共に、別のネットワークセグメントから1つのネットワークセグメントに転送される第2(アップストリーム)RF信号を受信する手段を更に具備する1つ又は複数のリピータ(50、51)と;を更に有している。   Advantageously, this communication system comprises a plurality of further network segments (10a, 10b, 10c ...); each connecting two network segments, from one network segment to another network segment. 1 further comprising means for receiving a forwarded first (downstream) RF signal and further comprising means for receiving a second (upstream) RF signal forwarded from another network segment to one network segment. One or more repeaters (50, 51);
有利には、このリピータを形成する第1ネットワークセグメントのPLTステーションと第2ネットワークセグメントのPLTコントローラは、コンピュータ内に収容されており、コンピュータのバックプレーンを介して互いに通信する。   Advantageously, the PLT station of the first network segment and the PLT controller of the second network segment forming this repeater are housed in a computer and communicate with each other via the computer backplane.
或いは、この代わりに、このリピータを形成する第1ネットワークセグメントのPLTステーションと第2ネットワークセグメントのPLTコントローラは、物理的に互いに分離されており、通信リンクを介して互いに通信する。この通信リンクは、無線リンクであるか、或いは、中圧ケーブルとは別個の有線リンクである。尚、本明細書においては、このようなリピータをインターリンクと呼ぶ。   Alternatively, the PLT station of the first network segment and the PLT controller of the second network segment that form this repeater are physically separated from each other and communicate with each other via a communication link. This communication link is a wireless link or a wired link that is separate from the medium-voltage cable. In this specification, such a repeater is called an interlink.
有利には、この通信システムは、通信システムが広域ネットワークと通信できるようにする手段を更に有しており、この広域ネットワークと通信するための手段は、PLTコントローラと動作可能に通信するルータである。有利には、このルータは、PLTコントローラから離れた場所に位置しており、PLTコントローラとルータは、互いに、無線リンク、又は光ファイバリンクなどの有線リンクによって通信する。   Advantageously, the communication system further comprises means for enabling the communication system to communicate with a wide area network, the means for communicating with the wide area network being a router operatively communicating with the PLT controller. . Advantageously, the router is located remotely from the PLT controller, and the PLT controller and the router communicate with each other via a wired link, such as a wireless link or a fiber optic link.
有利には、ネットワークセグメントは、中圧ケーブルの少なくとも一部と物理的にオーバーラップ可能である。   Advantageously, the network segment can physically overlap at least part of the medium-voltage cable.
PLTコントローラは、好ましくは、時分割マルチアクセス時間スロットの割当を制御することにより、そのネットワーク内におけるPLTステーションのアップストリーム媒体信号を制御する。   The PLT controller preferably controls the upstream media signals of PLT stations in the network by controlling the allocation of time division multi-access time slots.
有利には、それぞれの隣接ネットワークセグメントは、共通物理レイヤ符号化方式の異なる領域を使用しており、この物理レイヤ符号化方式は、時分割マルチアクセス符号化方式であるか、或いは、周波数分割マルチアクセス方式であり、この周波数分割マルチアクセス符号化方式は、直交周波数分割マルチ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)である。更には、物理レイヤ符号化方式は、衝突回避機能付き符号分割マルチアクセス(Code Division Multiple Access with Collision Avoidance)であるか、或いは、ウェーブレットを使用する。又、本発明によれば、通信ネットワーク内の配信センタと1つ又は複数の遠隔場所間において広帯域通信を提供する方法も提供され、配信センタと遠隔場所は、連係してネットワークセグメントを定義しており、配電系統の中圧ケーブルが、ネットワークセグメントの通信チャネル(媒体)として機能する。   Advantageously, each adjacent network segment uses a different area of the common physical layer coding scheme, which is a time division multi-access coding scheme or a frequency division This is an access scheme, and this frequency division multi-access encoding scheme is Orthogonal Frequency Division Multiplexing. Furthermore, the physical layer coding method is a code division multiple access with collision avoidance function (Code Division Multiple Access Avidance) or uses a wavelet. The present invention also provides a method for providing broadband communication between a distribution center and one or more remote locations in a communication network, the distribution center and the remote locations working together to define a network segment. The medium-voltage cable of the power distribution system functions as a communication channel (medium) for the network segment.
本発明による通信方法は、連係してネットワークセグメントを定義する配信センタと少なくとも1つの遠隔場所との間で、広帯域通信を提供する段階を有し、配電系統の中圧(MV)ケーブルが、ネットワークセグメントの通信チャネル(媒体)として機能する通信方法であって、配信センタにおいて、第1(ダウンストリーム)媒体信号によって変調された第1(ダウンストリーム)RF信号を生成するべく第1媒体信号を受信し、第2(アップストリーム)媒体信号を抽出するべく第2(アップストリーム)RF信号を復調する段階と、第1(ダウンストリーム)RF信号によってMVケーブルを励起する段階と、MVケーブル上において第2(アップストリーム)RF信号を受信する段階と、少なくとも1つの遠隔場所の中の少なくとも1つに第1(ダウンストリーム)媒体信号を抽出させるべく第1(ダウンストリーム)媒体信号の生成を制御する段階と、少なくとも1つの遠隔場所の中の1つの遠隔場所に対して、第2(アップストリーム)媒体信号を含む第2(アップストリーム)RF信号を生成するように指示するべく、少なくとも1つの遠隔場所における第2(アップストリーム)媒体信号の生成を制御する段階とを備え、それぞれの遠隔場所において、第1(ダウンストリーム)RF信号がその遠隔場所宛てである場合に、その第1RF信号を受信する段階と、第1(ダウンストリーム)媒体信号を抽出するべく第1(ダウンストリーム)RF信号を復調する段階と、第2(アップストリーム)媒体信号を生成する段階と、RF信号を前記第2媒体信号によって変調して第2(アップストリーム)RF信号を形成し、MVケーブルをこの第2(アップストリーム)RF信号によって励起する段階と、を備えることを特徴とする。   The communication method according to the present invention comprises providing broadband communication between a distribution center that cooperates to define a network segment and at least one remote location, wherein a distribution medium voltage (MV) cable is connected to the network. A communication method that functions as a communication channel (medium) for a segment, wherein a first media signal is received at a distribution center to generate a first (downstream) RF signal modulated by a first (downstream) media signal. And demodulating the second (upstream) RF signal to extract the second (upstream) media signal, exciting the MV cable with the first (downstream) RF signal, and second on the MV cable. Receiving two (upstream) RF signals and at least one in at least one remote location Controlling the generation of a first (downstream) media signal to cause one to extract a first (downstream) media signal, and a second (for a remote location among at least one remote location) Controlling generation of a second (upstream) media signal at at least one remote location to direct generation of a second (upstream) RF signal that includes an upstream) media signal, At a remote location, if the first (downstream) RF signal is destined for the remote location, receiving the first RF signal and first (downstream) to extract the first (downstream) media signal Demodulating the RF signal; generating a second (upstream) media signal; and converting the RF signal to the second media signal Second to form a (upstream) RF signal by modulating, characterized in that it comprises the steps of pumping by the second (upstream) RF signal MV cable.
本発明については、図2a〜図13との関連で、以下の説明を参照することにより、明らかになろう。   The invention will become apparent by reference to the following description in connection with FIGS.
図1は、代表的な配電網8の物理的なトポロジーを示している。到来する高圧電力は、高圧送電線9によって供給される。配電変電所11が、この高圧電力を受電し、これを中圧(通常、4〜50kV)電力に変換する。そして、この中圧(MV)電力が、MVフィーダ19によって分配される。一般的なフィーダは、図1に示されているように、複数の枝(「ラテラル」21と呼ぶ)を具備可能である。これらのフィーダは、例えば、25キロメートル(15.54マイル)など、何キロメートルにもわたって延長可能である。   FIG. 1 shows the physical topology of a typical distribution network 8. The incoming high voltage power is supplied by a high voltage transmission line 9. The distribution substation 11 receives this high voltage power and converts it into medium voltage (usually 4 to 50 kV) power. This medium pressure (MV) power is distributed by the MV feeder 19. A typical feeder can have a plurality of branches (referred to as “lateral” 21) as shown in FIG. These feeders can extend over many kilometers, for example 25 kilometers (15.54 miles).
又、図1には、一般的なMVフィーダが、再投入器(R)13、セクショナライザ(S)15、及び切断要素17などの様々な自動スイッチ装置を含んでいることも示されている。当技術分野において周知のように、再投入器は、フィーダを過負荷から保護するべく、サーキットブレーカのように機能する。セクショナライザ15と切断要素17は、通常、フィーダの障害部分を分離すると共に、フィーダ線路の経路をリルーティングするのに使用するスイッチである。従って、一般的な切断要素17は、通常開路状態にある(NO)スイッチとして機能し、フィーダの経路に障害が発生した場合に、これに対して閉じるように命令することにより、MV電力を受電するためのフィーダの代替経路を提供することができる。   FIG. 1 also shows that a typical MV feeder includes various automatic switching devices such as a refiller (R) 13, a sectionizer (S) 15, and a cutting element 17. . As is well known in the art, the refiller functions like a circuit breaker to protect the feeder from overload. Sectionalizer 15 and cutting element 17 are usually switches that are used to isolate the faulty portion of the feeder and to reroute the path of the feeder line. Therefore, the general disconnection element 17 functions as a (NO) switch that is normally in an open circuit state, and when a failure occurs in the feeder path, the general disconnection element 17 receives MV power by instructing to close it. It is possible to provide an alternative route for the feeder to perform.
後述のように、これらMV要素のいずれもが、PLC通信に対して障害をもたらす可能性がある。   As will be described later, any of these MV elements can cause obstacles to PLC communication.
図2aに示されているように、配電網8のインフラを使用するMV(中圧)電力線通信(PLC)用の基本構築ブロックは、ネットワークセグメント10であり、これは、1つの電力線通信(PLT)コントローラ20によって制御されると共に、MV電力線ケーブル500を使用して1つ又は複数のPLTステーション30に接続されている。尚、このPLCネットワークセグメントは、配電網8又はそのフィーダ19と必ずしも同一である必要はないことに留意されたい。ネットワークセグメントは、物理的なネットワーク実装であると共に、論理的なネットワーク構造でもある。即ち、これは、セグメントが、配電線又はケーブルを物理的な通信媒体として使用して物理的に構築されており、(ブリッジによって)連結可能であるという意味において物理的な実装である。これらのセグメントは、オーバーラップ又はネスティング可能である。又、これは、セグメントが、MAC(Media Access Control)レイヤによって実装されたデータトラフィック管理ドメインを表すという意味において、論理的なネットワーク構造である。MACレイヤプロトコルは、セグメント内への無関係なフレームの漏洩を拒否可能にするべく、一意の識別子(セグメントID)を内蔵可能であり、或いは、この代わりに、MACアドレスを利用して、セグメントメンバ装置間におけるトラフィックを識別することも可能である。   As shown in FIG. 2a, the basic building block for MV (medium voltage) power line communication (PLC) using the infrastructure of the distribution network 8 is a network segment 10, which is a single power line communication (PLT). ) Controlled by controller 20 and connected to one or more PLT stations 30 using MV power line cable 500. It should be noted that this PLC network segment is not necessarily the same as the distribution network 8 or its feeder 19. A network segment is a physical network implementation as well as a logical network structure. That is, this is a physical implementation in the sense that the segments are physically constructed using distribution lines or cables as physical communication media and can be connected (by a bridge). These segments can be overlapped or nested. This is also a logical network structure in the sense that the segment represents a data traffic management domain implemented by the MAC (Media Access Control) layer. The MAC layer protocol can incorporate a unique identifier (segment ID) to allow irrelevant frame leakage into the segment to be rejected, or alternatively, a segment member device using a MAC address It is also possible to identify traffic between.
好ましくは、PLTコントローラ20とPLTステーション30の両方は、無線グランドステーション40に接続するべく使用可能なIEEE802.11x無線ポートを具備している(ここで、xは、特定のIEEE無線規格(例:a、b、又はg)のいずれかを意味している)。図2b、図3、及び図4に示されているように、1つのPLTステーション30を別のセグメントのPLTコントローラ20に接続することにより、PLC通信媒体(MVケーブル)を使用することなしに、1つのセグメントから別のセグメントへのダウンストリーム及びアップストリーム通信の転送を可能にするリピータ50を形成することができる。図4及び図6bに示されているように、状況によっては、PLTスイッチ機器(再投入器13、セクショナライザ15、切断要素17)やその他の環境的な要因により、MVケーブル上のRF信号の転送に障害53が生じる場合がある(但し、AC電力は流れることができる)。このようなRF障害の領域を橋絡するために、インターリンク51を使用する。インターリンクは、リピータと同一であるが、通常、PLTステーションとPLTコントローラが互いに物理的に分離されており、これらの間で、無線通信リンク530を使用している。この結果、無線通信リンク530がRF障害を効果的に回避(span)することにより、RF障害の物理的な長さとは無関係に、1つのネットワークセグメントを別のネットワークセグメントに接続するインターリンクにより、RF障害を橋絡することができる。或いは、この代わりに、通信リンク530は、有線によるものであってもよい(電気的又は光学的なもの)。尚、導電性ワイヤによる場合には、この導電性リンクは、MVケーブル502と電気的な接触状態にはない。   Preferably, both the PLT controller 20 and the PLT station 30 have IEEE 802.11x radio ports that can be used to connect to the radio ground station 40 (where x is a specific IEEE radio standard (eg, meaning any of a, b, or g)). By connecting one PLT station 30 to another segment PLT controller 20, as shown in FIGS. 2b, 3 and 4, without using a PLC communication medium (MV cable) A repeater 50 can be formed that allows the transfer of downstream and upstream communications from one segment to another. As shown in FIGS. 4 and 6b, depending on the situation, the RF signal on the MV cable may be affected by PLT switch equipment (re-inserter 13, sectionizer 15, cutting element 17) and other environmental factors. A failure 53 may occur in the transfer (however, AC power can flow). The interlink 51 is used to bridge such areas of RF interference. An interlink is the same as a repeater, but typically a PLT station and a PLT controller are physically separated from each other and a wireless communication link 530 is used between them. As a result, the wireless communication link 530 effectively spans the RF failure so that the interlink connecting one network segment to another network segment, regardless of the physical length of the RF failure, RF interference can be bridged. Alternatively, the communication link 530 may be wired (electrical or optical). In the case of using a conductive wire, the conductive link is not in electrical contact with the MV cable 502.
図3に示されているように、RF遮断フィルタ25がMVケーブル上のネットワークセグメント(例:10a及び10b)間に挿入されている場合にも、リピータ50を使用することにより、これらのネットワークセグメントを接続することができる。尚、このようなRF障壁は、隣接するネットワークセグメントの高周波信号を分離するという目的で、ある時点において経済的に実現可能となろう。但し、現時点においては、このようなRF障壁は、経済的に実現可能ではなく、従って、少なくとも隣接するネットワークセグメントのRF信号は、オーバーラップしており、これに相応して、ネットワークセグメント自体も、オーバーラップすると共に/又は、互いの内部においてネスティング可能である。ネットワークセグメント間において通信するは、リピータは依然として必要であり、これは、それぞれのRF信号(ダウンロード又はアップロード)が、その信号が生成されたネットワークセグメントとその信号を関連付ける情報を含んでおり、このため、リピータがなければ、異なるネットワークセグメントによって無視されることになるためである。このようなリピータにより、広帯域通信サービスを複数のネットワークセグメントにわたって提供可能である。   As shown in FIG. 3, even when the RF blocking filter 25 is inserted between network segments (eg, 10a and 10b) on the MV cable, these network segments can be obtained by using the repeater 50. Can be connected. Note that such an RF barrier may be economically feasible at some point for the purpose of separating high frequency signals from adjacent network segments. At present, however, such RF barriers are not economically feasible, so at least the RF signals of adjacent network segments overlap, and accordingly, the network segments themselves They can overlap and / or be nested inside each other. Communicating between network segments still requires a repeater, because each RF signal (download or upload) contains information that associates the signal with the network segment from which it was generated If there is no repeater, it will be ignored by different network segments. With such a repeater, broadband communication services can be provided across multiple network segments.
通常、ネットワークセグメントは、FDMA(周波数ドメインマルチアクセス)割当によって極性を付与し、ダウンストリーム及びアップストリームチャネルを形成する。PLTコントローラは、すべてのデータ(本明細書においては、これをしばしば「媒体信号」と呼ぶ)を、ダウンストリーム方向に、そのセグメント上のPLTステーションに対して伝送する。一方、PLTステーションは、アップストリーム方向に、それらのセグメントのPLTコントローラに対して伝送するのみである。PLTコントローラとPLTステーションは、いずれも、通常、電力線ネットワーク上におけるフルデュープレックス装置であるが、コントローラ及びステーションのハーフデュープレックス実装も、PLC通信に関係する当業者には、容易に明らかであろう。PLTステーションは、それがリピータ50又はインターリング51の一部を構成していない限り、そのネットワークセグメントのPLTコントローラと通信するのみであり、リピータ又はインターリングの一部を構成している場合には、PLTステーションは、転送メカニズムにより、そのリピータ又はインターリンクのPLTコントローラと更に通信可能である。前述のように、このような転送メカニズムには、当技術分野において周知のコンピュータバスアーキテクチャを使用するバックプレーンに基づいた通信が含まれている(無線通信(例:802.11x)、並びに、場合によっては、有線通信(例えば、高速シリアルリンクを使用する光ファイバ又は導電体ワイヤなど)。   Typically, network segments are polarized by FDMA (Frequency Domain Multi-Access) assignment to form downstream and upstream channels. The PLT controller transmits all data (often referred to herein as a “media signal”) in the downstream direction to the PLT stations on that segment. On the other hand, the PLT station only transmits to the PLT controller of those segments in the upstream direction. Both the PLT controller and the PLT station are typically full-duplex devices on the power line network, but the half-duplex implementation of the controller and station will be readily apparent to those skilled in the art of PLC communications. A PLT station only communicates with the PLT controller for that network segment, unless it forms part of a repeater 50 or interring 51, and if it forms part of a repeater or interring. The PLT station can further communicate with its repeater or interlink PLT controller via a forwarding mechanism. As mentioned above, such transfer mechanisms include backplane-based communications using computer bus architectures well known in the art (wireless communications (eg, 802.11x) as well as cases) Depending on the wire communication (eg optical fiber or conductor wire using high speed serial link).
電力事業においては、通常、PLT装置とグランドステーション間における光ファイバケーブルは、回避することが望ましい。即ち、無線接続が好ましいのである。但し、光ファイバケーブルやその他の技法も使用可能であろう。   In the power business, it is usually desirable to avoid fiber optic cables between PLT equipment and ground stations. That is, wireless connection is preferable. However, fiber optic cables and other techniques could also be used.
ネットワークセグメント10は、本発明による通信システムの基本構築ブロックである。図2aに示されているように、1つのコントローラ20が、それぞれのネットワークセグメント10を管理しており、これには、ネットワークセグメント上のパケット伝送に関係する関連PLTステーション30によるアクセスの制御も含まれる。PLTコントローラ20は、無線リンク530によってヘッドエンドグランドステーション40’に接続可能である。このコントローラ20にリンクされているヘッドエンドグランドステーション40’は、インターネットなどの広域ネットワーク90に対するアクセスを提供するべく、通常、ルータ80に対する(光ファイバケーブル560などの)通信リンクを具備している。複数のPLTコントローラが、それぞれ、広域ネットワークに対するこのようなアクセスを具備可能である。   The network segment 10 is a basic building block of a communication system according to the present invention. As shown in FIG. 2a, one controller 20 manages each network segment 10, including control of access by the associated PLT station 30 related to packet transmission on the network segment. It is. The PLT controller 20 can be connected to the headend ground station 40 ′ by a wireless link 530. The headend ground station 40 'linked to the controller 20 typically includes a communication link (such as a fiber optic cable 560) to the router 80 to provide access to a wide area network 90 such as the Internet. Multiple PLT controllers can each have such access to the wide area network.
PLTステーション30に(例えば、無線リンクを介して)リンクされているグランドステーション40は、通常、無線リンクを通じて、或いは、その他の短距離リンク(例:光ファイバ、Ethernet、低圧電力線通信セグメント)により、顧客宅内機器(CPE)57にリンクしている(図4を参照)(尚、CPE57には、3つのグランドステーションのみがリンクされるように示されているが、これは、図示のその他のグランドステーションにも適用可能である)。図4及び図5に示されているように、PLTステーション30は、通常、PLTステーション及びCPEの両方に含まれている無線トランシーバモジュール27を介して、顧客宅内機器(CPE)57と直接通信することも可能である。更には、図2b及び図3に示されているように、リピータ50は、無線リンク又はグランドステーションを必要とすることなく、1つのセグメントから別のセグメントに広帯域サービスを拡張するためのPLTステーション30及びPLTコントローラ20を有している。   A ground station 40 linked to the PLT station 30 (eg, via a wireless link) is typically through a wireless link or other short range link (eg, fiber optic, Ethernet, low voltage power line communication segment). Linked to customer premises equipment (CPE) 57 (see FIG. 4) (note that only three ground stations are shown linked to CPE 57, but this is the other ground shown. It is also applicable to stations). As shown in FIGS. 4 and 5, the PLT station 30 typically communicates directly with customer premises equipment (CPE) 57 via a wireless transceiver module 27 that is included in both the PLT station and the CPE. It is also possible. Furthermore, as shown in FIGS. 2b and 3, the repeater 50 is a PLT station 30 for extending broadband service from one segment to another without the need for a radio link or ground station. And a PLT controller 20.
図4に示されているように、インターリンク51は、ネットワークセグメント10a内に、PLTステーション30を、そして、ネットワークセグメント10b内に、PLTコントローラ20を有しており、これらは、セクショナライザ「S」及び、恐らくは、遮断フィルタ25(BF)の両方をバイパスするべく、無線リンク530を介して互いに通信可能であって、前述のように、これらを使用することにより、1つのネットワークセグメント(10a)のRF信号が隣接ネットワークセグメント(10b又は10c)のRF信号と干渉することを防止することができる。同様に、別のインターリンク51を使用し、RF障害をバイパスすることも可能である。RF障害が存在しない場合には、図6aに示されているものなどのリピータ50を使用し、これら2つのネットワークセグメント間の通信を実現することができる。   As shown in FIG. 4, the interlink 51 has a PLT station 30 in the network segment 10a and a PLT controller 20 in the network segment 10b, which includes a sectionizer “S”. And possibly communicating with each other over the wireless link 530 to bypass both of the blocking filters 25 (BF), and using them as described above, one network segment (10a) Can be prevented from interfering with the RF signal of the adjacent network segment (10b or 10c). Similarly, another interlink 51 can be used to bypass RF interference. In the absence of RF interference, a repeater 50 such as that shown in FIG. 6a can be used to achieve communication between these two network segments.
図5は、配信センタ(PLTコントローラ20)と1つ又は複数の遠隔場所29間において広帯域通信を提供する通信システム内の様々な通信コンポーネントを示している。尚、この図5には、1つのPLTステーション30しか示されていないが、複数のPLTステーションをPLTコントローラ20と関連付けることにより、ネットワークセグメント10を形成可能である。ネットワークセグメント10は、PLTコントローラ20が配置されている第1場所910に、配信センタ60を、そして、1つ又は複数の遠隔場所930に、少なくとも1つのPLTステーション30を具備している。この図5に示されているように、配電系統の1つの中圧ケーブル502が、ネットワークセグメント10の通信チャネル(媒体)として機能している。但し、複数の中圧ケーブル500を使用して、通信チャネル(媒体)として機能させることも可能である(図3を参照されたい)。コントローラ20は、PLTコントローラモジュール23から媒体信号610を受信する配信モデム62を具備している。このモデムは、高周波(RF)信号を媒体信号610によって変調し、ダウンストリーム変調RF信号612を形成する。高周波信号610は、オーディオ及びビデオデータや別のタイプのデータを含むあらゆるタイプの情報(データ)であってよい。又、PLTコントローラは、第1カプラ64をも具備しており、これは、中圧ケーブル502上に取り付けられ、ダウンストリーム変調RF信号612によって中圧ケーブルを誘導励起するべく配信モデム62に接続されている。尚、誘導性の結合が示されているが、当技術分野においては、容量性の結合を使用して情報によってMVケーブルを励起したり、或いは、それらの情報をMVケーブルから受信することも可能であることは周知である。又、PLTコントローラ60は、第2カプラ66をも有しており、これは、復調によって配信モデム62がアップストリーム変調RF信号622から(図示されてはいない)媒体信号を抽出できるように、中圧ケーブル502上のアップストリーム変調RF信号622によって誘導励起可能である。   FIG. 5 illustrates various communication components within a communication system that provides broadband communication between a distribution center (PLT controller 20) and one or more remote locations 29. Although only one PLT station 30 is shown in FIG. 5, the network segment 10 can be formed by associating a plurality of PLT stations with the PLT controller 20. The network segment 10 includes a distribution center 60 at a first location 910 where the PLT controller 20 is located, and at least one PLT station 30 at one or more remote locations 930. As shown in FIG. 5, one medium-voltage cable 502 of the power distribution system functions as a communication channel (medium) of the network segment 10. However, it is also possible to function as a communication channel (medium) using a plurality of medium-voltage cables 500 (see FIG. 3). The controller 20 includes a distribution modem 62 that receives the media signal 610 from the PLT controller module 23. The modem modulates a radio frequency (RF) signal with a media signal 610 to form a downstream modulated RF signal 612. The high frequency signal 610 may be any type of information (data) including audio and video data and other types of data. The PLT controller also includes a first coupler 64 that is mounted on the medium voltage cable 502 and connected to the distribution modem 62 to inductively excite the medium voltage cable by the downstream modulated RF signal 612. ing. Although inductive coupling is shown, it is also possible in the art to use capacitive coupling to excite MV cables with information or to receive such information from MV cables. It is well known. The PLT controller 60 also includes a second coupler 66, which allows the distribution modem 62 to extract a media signal (not shown) from the upstream modulated RF signal 622 by demodulation. Inductive excitation is possible by the upstream modulated RF signal 622 on the pressure cable 502.
図5に示されているように、遠隔場所930のPLTステーション30は、ダウンストリーム変調RF信号612からダウンストリーム媒体信号610を受信するべくリモートモデム32に接続された第3カプラ34と、アップストリーム変調RF信号622を中圧ケーブル502上に伝達するべくリモートモデム32に接続された第4カプラ36を含んでいる。   As shown in FIG. 5, the PLT station 30 at the remote location 930 includes a third coupler 34 connected to the remote modem 32 to receive the downstream media signal 610 from the downstream modulated RF signal 612, and an upstream A fourth coupler 36 connected to the remote modem 32 to transmit the modulated RF signal 622 over the medium voltage cable 502 is included.
PLTコントローラ20は、アップストリーム通信と関連して、ネットワークセグメント10内のPLTステーション30のそれぞれを制御する。そして、それぞれのPLTステーションは、例えば、IEEE802.11a無線ポートを介して無線周波数リンクによって顧客宅内機器70にアップストリーム及びダウンストリーム媒体信号を搬送するべく、PLTステーションモジュール31と、通常は無線であるトランシーバーモジュール27を更に含んでいる。尚、無線トランシーバモジュール27の無線周波数リンクは、ネットワークセグメント10と同等の物理的なフットプリント700を具備可能である。   The PLT controller 20 controls each of the PLT stations 30 in the network segment 10 in connection with upstream communication. Each PLT station is then typically wireless with the PLT station module 31 to carry upstream and downstream media signals to the customer premises equipment 70 over a radio frequency link, eg, via an IEEE 802.11a radio port. A transceiver module 27 is further included. Note that the radio frequency link of the radio transceiver module 27 can have a physical footprint 700 equivalent to that of the network segment 10.
PLTコントローラは、通常、時分割多重(TDM)プロトコルの時間スロットを制御することにより、PLTステーションとのダウンストリーム及びアップストリーム通信を制御する。本発明の好適な実施例においては、これらのTDM技術をマスタ/スレーブ関係において使用している。PLTコントローラは、PLTコントローラとの通信を所望するPLTステーションの関連アドレス(識別子)を有する1つ又は複数のポールリストを維持管理している。そして、PLTステーションが、PLTコントローラとの通信を所望する場合に、ポールリストに参加できるように、非同期コンテンションに基づいたアクセスを提供する。   PLT controllers typically control downstream and upstream communications with PLT stations by controlling time slots of the time division multiplexing (TDM) protocol. In the preferred embodiment of the present invention, these TDM techniques are used in a master / slave relationship. The PLT controller maintains one or more poll lists having associated addresses (identifiers) of PLT stations that wish to communicate with the PLT controller. The PLT station then provides access based on asynchronous contention so that it can join the poll list when it wishes to communicate with the PLT controller.
即ち、PLTコントローラは、時間スロットを使用して、指定されているPLTステーションに対して第1RF信号を転送することができる。必要に応じて、複数のステーションに対応する時間スロットを使用することにより、複数のPLTステーションに対して、同一の第1RF信号を送信可能である。これは、しばしば、ブロードキャストメッセージと呼ばれている。   That is, the PLT controller can transfer the first RF signal to the designated PLT station using the time slot. If necessary, the same first RF signal can be transmitted to a plurality of PLT stations by using time slots corresponding to the plurality of stations. This is often referred to as a broadcast message.
又、PLTコントローラは、その転送に特定の時間スロットを指定することにより、PLTステーションによる第2(アップストリーム)媒体信号の生成を可能にすることもできる。   The PLT controller can also allow the PLT station to generate a second (upstream) media signal by designating a specific time slot for the transfer.
第1RF信号が、現在のネットワークセグメント外のステーション宛てである場合には、PLTコントローラは、第1媒体信号を抽出した後にリピータ又はインターリンクの残りの部分を形成しているPLTコントローラに対して転送するように、適切な時間スロットを使用することにより、リピータ50又はインターリンク51の一部を形成しているPLTステーションに対して指示することができる。このようにして、ダウンストリーム媒体信号が、1つのネットワークセグメントから次のものに転送されることになる。   If the first RF signal is destined for a station outside the current network segment, the PLT controller forwards to the PLT controller that forms the rest of the repeater or interlink after extracting the first media signal As such, by using an appropriate time slot, a repeater 50 or PLT station forming part of the interlink 51 can be directed. In this way, downstream media signals will be transferred from one network segment to the next.
同様に、特定のネットワークセグメント外のステーション宛ての第2(アップストリーム)RF信号は、リピータ又はインターリンクの一部を形成しているPLTコントローラから、そのリピータ又はインターリンクのPLTステーションに対して転送可能である。そして、PLTステーションは、第2RF信号をその宛先に更に転送するべく、その第2RF信号をPLTステーションのネットワークセグメント内のPLTコントローラに転送することができる。   Similarly, a second (upstream) RF signal destined for a station outside a particular network segment is transferred from the PLT controller that forms part of the repeater or interlink to the repeater or interlink PLT station. Is possible. The PLT station can then forward the second RF signal to the PLT controller in the network segment of the PLT station to further forward the second RF signal to its destination.
図4、図5、図6a、及び図6bに示されている通信システムによれば、通常、異なる周波数帯域を使用することにより、データを同一の中圧ケーブルを通じて、上流及び下流に同時送信可能である。場所間におけるこのフル(全)デュープレックス広帯域サービスは、電話サービス、ビデオサービス、インターネットサービス、及び高速データ転送を必要とするその他のサービスなどの様々な通信ニーズに同時に応えることができる。   According to the communication systems shown in FIGS. 4, 5, 6a and 6b, data can usually be transmitted simultaneously upstream and downstream over the same medium-voltage cable by using different frequency bands. It is. This full (all) duplex broadband service between locations can simultaneously meet various communication needs such as telephone services, video services, Internet services, and other services that require high-speed data transfer.
尚、ネットワークセグメント内においては、図5に示されているように、PLTコントローラ20と特定のPLTステーション30間における距離は、電気的な雑音状態に応じて、数キロメートルであってよいことに留意されたい。   Note that within the network segment, as shown in FIG. 5, the distance between the PLT controller 20 and a particular PLT station 30 may be several kilometers depending on the electrical noise conditions. I want to be.
(本発明の実装)
以下、本発明の実装に関連するネットワーク装置、プロトコル、リンクレイヤに対するインターフェイス、及びセキュリティ問題の具体的な詳細項目について説明する。尚、これらの詳細内容は、本発明の範囲を逸脱することなしに、様々な方法で変更可能であることに留意されたい。又、このような具体的な実装の詳細については、既に提示した詳細内容に鑑み、当業者には周知である。
(Implementation of the present invention)
Hereinafter, specific details of the network device, protocol, interface to the link layer, and security issues related to the implementation of the present invention will be described. It should be noted that these details can be changed in various ways without departing from the scope of the present invention. Further, details of such specific implementation are well known to those skilled in the art in view of the details already presented.
(1.ネットワーク装置)
(1.1 バックホールルータ)
図2a、図2c、図4、及び図5に示されているように、ルータ80は、(広域ネットワーク90への)バックホール接続におけるルーティングを提供している。尚、ネットワークセグメントが、1つ又は複数のその他のネットワークセグメントに接続されている場合には、そのネットワークセグメントは、そのPLTコントローラに関連付けられているルータを具備する必要はない。
(1. Network device)
(1.1 Backhaul router)
As shown in FIGS. 2 a, 2 c, 4, and 5, router 80 provides routing in the backhaul connection (to wide area network 90). Note that if a network segment is connected to one or more other network segments, the network segment need not have a router associated with the PLT controller.
(1.2 ヘッドエンドグランドステーション40)
図2aに示されているように、ヘッドエンドグランドステーション40は、変換ブリッジ構成(Translating Bridge Configuration)の無線アクセスポイントである(例:IEEE802.11aアクセスポイント)。当然のことながら、IEEE 802.11b及び802.11gを含むその他の無線規格を利用することも可能である。このヘッドエンドグランドステーションは、MV電力線に電気的な接続を行うことによって安全性メカニズムを損なうことなしに、MV電力線に対してリンクする低電圧レベルのアクセスメカニズムを提供している。PLTコントローラと無線でリンクされているヘッドエンドグランドステーションの場合には、バックホールルータと接続するためのシングル又はデュアルの光ファイバケーブルポートが存在している。ヘッドエンドグランドステーションは、通常、例えば、SNMP(Simple Network Management Protocol)などのネットワーク管理インターフェイスをサポートしている。
(1.2 Headend Grand Station 40)
As shown in FIG. 2a, the headend ground station 40 is a wireless access point in a translation bridge configuration (eg, IEEE 802.11a access point). Of course, other wireless standards including IEEE 802.11b and 802.11g can be used. This headend ground station provides a low voltage level access mechanism that links to the MV power line without compromising the safety mechanism by making an electrical connection to the MV power line. In the case of a headend ground station that is wirelessly linked to the PLT controller, there are single or dual fiber optic cable ports for connection to the backhaul router. The headend ground station normally supports a network management interface such as SNMP (Simple Network Management Protocol).
(1.3 グランドステーション40)
無線グランドステーションは、変換ブリッジ構成のIEEE 802.11xアクセスポイントである。グランドステーションは、MV電力線に電気的な接続を行うことによって安全性メカニズムを損なうことなしに、MV電力線にリンクするための低電圧レベルのアクセスメカニズムを提供している。PLTステーションと無線でリンクされているグランドステーションの場合には、グランドステーションは、無線、或いはなんらかのその他の媒体を使用することにより、顧客宅内機器57にリンクしている。グランドステーションは、例えば、SNMPなどのネットワーク管理インターフェイスをサポートする必要がある。
(1.3 Grand Station 40)
The wireless ground station is an IEEE 802.11x access point with a conversion bridge configuration. The ground station provides a low voltage level access mechanism for linking to the MV power line without compromising the safety mechanism by making an electrical connection to the MV power line. In the case of a ground station that is wirelessly linked to the PLT station, the ground station is linked to the customer premises equipment 57 by using wireless or some other medium. The grand station needs to support a network management interface such as SNMP.
(1.4 PLTコントローラ20)
図2aに示されているように、PLTコントローラ20は、MV電力線ネットワークを、グランドステーション内の無線アクセスポイント、又はアップストリームネットワークセグメントステーションとリンクして、リピータ50又はインターリンク51を形成する変換ブリッジである。これは、そのセグメント上のステーションから伝送されるすべてのアップストリームトラフィックを受信すると共に、すべてのダウンストリームトラフィックをそのセグメント上のステーションに対して伝送する。これは、アップストリームトラフィックの搬送に使用するTDMA(時分割マルチアクセス)スロットに対する割当を制御することにより、そのセグメント上のすべてのステーションによるデータ伝送のためのアクセスを制御する。尚、それぞれのセグメントは、1つのコントローラと複数のPLTステーションを具備することができる。
(1.4 PLT controller 20)
As shown in FIG. 2a, the PLT controller 20 links the MV power line network with a wireless access point in the ground station or an upstream network segment station to form a repeater 50 or interlink 51. It is. This receives all upstream traffic transmitted from stations on that segment and transmits all downstream traffic to stations on that segment. This controls access for data transmission by all stations on that segment by controlling the allocation to TDMA (Time Division Multiple Access) slots used to carry upstream traffic. Each segment can include one controller and a plurality of PLT stations.
PLTコントローラは、変電所内(又は、この近傍)の三相の中圧フィーダ上に配備可能である。或いは、この代わりに、フィードから分岐した単相又は三相の枝上に、これを配備すると共に、光ファイバケーブルを通じてバックホールルータに接続することも可能である。この構成の場合には、光ファイバケーブルは、MVフィーダに沿って配置され、関連する無線グランドステーションと接続される。PLTコントローラは、通常、例えば、SNMPなどのネットワーク管理インターフェイスをサポートしている。   The PLT controller can be deployed on a three-phase medium pressure feeder in (or near) the substation. Alternatively, it can be deployed on a single-phase or three-phase branch branched from the feed and connected to the backhaul router through a fiber optic cable. In this configuration, the fiber optic cable is placed along the MV feeder and connected to the associated wireless ground station. The PLT controller typically supports a network management interface such as SNMP.
(1.5 PLTステーション30)
PLTステーション30は、電力線ネットワークを、無線グランドステーション、又は、別の(ダウンストリーム)セグメントのコントローラにリンクして、インターリンクを形成する変換ブリッジである。PLTステーション内に組み込まれている無線ステーションは、無線アクセスポイントであって、通常、グランドステーションアクセスポイントと連係するが、顧客宅内機器との直接的な連係をサポートすることも可能である(グランドステーション接続が不要になる)。PLTステーションは、そのセグメントのコントローラから転送されたデータを受信し、例えば、指定されたTDMAスロットにより、その無線ポートからそのセグメントのコントローラにデータを伝送する。PLTステーションは、通常、例えば、SNMPなどのネットワーク管理インターフェイスをサポートしている。
(1.5 PLT station 30)
The PLT station 30 is a conversion bridge that links the power line network to a wireless ground station or another (downstream) segment controller to form an interlink. The wireless station incorporated in the PLT station is a wireless access point and usually works with the ground station access point, but can also support direct cooperation with customer premises equipment (ground station). No connection required). The PLT station receives the data transferred from the controller of the segment, and transmits the data from the radio port to the controller of the segment by, for example, a designated TDMA slot. A PLT station typically supports a network management interface such as SNMP.
(1.6 リピータ50及びインターリンク51)
図3に示されているように、リピータ50は、PLCトラフィック(通信)を受信し、同一方向にそれを再送するトランスペアレント(明白で理解容易)なブリッジである。これは、PLTステーション30とPLTコントローラ20を有している。リピータは、電力線RF信号を受信し、それをMACフレームに復号化した後に、それを再度符号化して同一方向に再送する。アナログからデジタルへの変換により、更に高度な信号処理が可能となる。リピータは、通常、例えば、SNMPなどのネットワーク管理インターフェイスをサポートしている。尚、インターリンク51は、MVケーブル上のRF障害53を回避可能であるという点を除いて、リピータ50と同一である。
(1.6 Repeater 50 and Interlink 51)
As shown in FIG. 3, the repeater 50 is a transparent bridge that receives PLC traffic (communication) and retransmits it in the same direction. This has a PLT station 30 and a PLT controller 20. The repeater receives the power line RF signal, decodes it into a MAC frame, re-encodes it and retransmits it in the same direction. The conversion from analog to digital enables more advanced signal processing. The repeater typically supports a network management interface such as SNMP. The interlink 51 is the same as the repeater 50 except that the RF interference 53 on the MV cable can be avoided.
(2. 信号のリンク)
(2.1 線路欠陥(障害)の無線バイパス)
中圧ケーブルに、高周波データ伝送に対する欠陥(障害)が含まれている場合があり、高周波信号を中圧ケーブルの更に下流に伝播させるには、これらをバイパスすることが必要となる。このような障害は、インターリンクを使用してバイパスする。図7に、インターリンクによるチャネル悪化の代表的な無線バイパスが概略的に示されている。
(2. Signal link)
(2.1 Radio bypass for track defects)
The medium voltage cable may contain defects (failures) for high frequency data transmission, and in order to propagate the high frequency signal further downstream of the medium voltage cable, it is necessary to bypass them. Such faults are bypassed using the interlink. FIG. 7 schematically illustrates a typical radio bypass for channel degradation due to interlinks.
(2.2 無線アップリンク)
中圧ケーブルの信号源は、中圧ケーブル上にその源を発するものではない。エンドツーエンド通信経路を形成するべく、変調及び中圧ケーブル上への注入のために、信号源(媒体源)から配信モデムに信号を伝送する方法が必要となる。例えば、媒体信号は、WAN90に源を発するものであってよく、図5に示されているように、ルータ80を介してPLTコントローラ20に搬送する。無線アップリンクは、図8にも概略的に示されている。
(2.2 Wireless uplink)
The medium voltage cable signal source does not originate on the medium voltage cable. In order to form an end-to-end communication path, a method of transmitting a signal from a signal source (medium source) to a distribution modem is required for modulation and injection onto a medium voltage cable. For example, the media signal may originate from WAN 90 and is conveyed to PLT controller 20 via router 80 as shown in FIG. The radio uplink is also schematically shown in FIG.
(2.3 無線ダウンリンク)
中圧ケーブルの信号の宛先は、中圧ケーブル上において終わるものではない。エンドツーエンドの通信経路を形成するべく、配信モデム62から信号の宛先に信号を伝送する方法が必要となる。例えば、配信モデム62によって変調されたダウンストリーム媒体信号は、図5に示されているように、中圧ケーブル502を介してCPE52に搬送され、次いで、PLTステーション30のリモートモデム32に搬送される。図9に、無線ダウンリンクが概略的に示されている。
(2.3 Wireless downlink)
The destination of the signal on the medium voltage cable does not end on the medium voltage cable. In order to form an end-to-end communication path, a method for transmitting a signal from the distribution modem 62 to a signal destination is required. For example, the downstream media signal modulated by the distribution modem 62 is conveyed to the CPE 52 via the medium voltage cable 502 and then to the remote modem 32 of the PLT station 30 as shown in FIG. . In FIG. 9, the radio downlink is schematically shown.
(地下MVケーブルの実施例)
以上においては、高架のMV配電系統との関連において、本発明による中圧ケーブルを使用して広帯域通信を提供するPLCシステムについて説明した。しかしながら、本発明は、地下MV配電系統、或いは高架及び地下MV配電系統の組み合わせを使用して実装することも可能である。図10a及び図10bに、地下MV電力ケーブルを使用する通信システムが概略的に示されている。図10aに示されているように、ヘッドエンドアクセスポイント110、顧客宅内アクセスポイント120、及び信号リピーティングサイト130において、地上(Pad)設置型変圧器82を使用して、変調RF信号をMV電力ケーブル上に伝達する(又は、これから受信する)。この変圧器82には、変調RF信号を処理するべく、シャーシ92が接続されている。図10bに示されているように、地上設置型変圧器は、図5に示されているカプラ34、36、64、及び66に類似した送信カプラ84及び受信カプラ86を有している。シャーシ92は、カプラとの間の変調RF信号の処理のためのアナログフロントエンドモジュール94と、少なくとも1つの電源72、74、及びモジュール94に電力供給する任意選択のバックアップ電池72を有している。モジュール94は、図10aに示されているように、ヘッドエンドアクセスポイント110と顧客宅内アクセスポイント120間のデータリンクとして機能する。図11には、更なる詳細が示されている。尚、DS2 CPEモジュール71には、スペインのバレンシアに所在するDS2社(DS2 of Valencia, Spain)が製造する媒体信号の変調/復調用チップを使用している。又、図12には、アナログフロントエンドの1つのバージョンが示されており、図13a〜図13cには、別のバージョンが示されている。
(Example of underground MV cable)
In the above, in the context of an elevated MV distribution system, a PLC system has been described that provides broadband communication using a medium voltage cable according to the present invention. However, the present invention can also be implemented using an underground MV distribution system or a combination of elevated and underground MV distribution systems. A communication system using an underground MV power cable is schematically shown in FIGS. 10a and 10b. As shown in FIG. 10a, at the headend access point 110, customer premises access point 120, and signal repeating site 130, a ground mounted (Pad) installed transformer 82 is used to convert the modulated RF signal to an MV power cable. Communicate (or receive) from above. A chassis 92 is connected to the transformer 82 in order to process the modulated RF signal. As shown in FIG. 10b, the ground-mounted transformer has a transmit coupler 84 and a receive coupler 86 similar to the couplers 34, 36, 64, and 66 shown in FIG. The chassis 92 includes an analog front end module 94 for processing of modulated RF signals to and from the coupler, at least one power source 72, 74, and an optional backup battery 72 that powers the module 94. . Module 94 functions as a data link between headend access point 110 and customer premises access point 120, as shown in FIG. 10a. FIG. 11 shows further details. The DS2 CPE module 71 uses a chip for modulating / demodulating a medium signal manufactured by DS2 company (DS2 of Valencia, Spain) located in Valencia, Spain. FIG. 12 shows one version of the analog front end, and FIGS. 13a to 13c show another version.
(3. プロトコル)
(3.1 物理レイヤ)
2つの広帯域物理レイヤ(PHY)符号化法は、直交周波数分割多重(OFDM)と、CDMA/CA(Code Division Multiple Access with Collision Avoidance:衝突回避機能付き符号分割マルチアクセス)におけると同様のスペクトル拡散である。OFDMは、その相対的に大きなスペクトル効率のために、CDMAを上回る相当の性能上の利点を提供することができる。
(3. Protocol)
(3.1 Physical layer)
The two wideband physical layer (PHY) coding methods are spread spectrum similar to that in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and CDMA / CA (Code Division Multiple Access Avidity Aidance). is there. OFDM can provide significant performance advantages over CDMA because of its relatively large spectral efficiency.
いずれの場合にも、更なる信号処理を使用して、有効信号対雑音比を改善すると共に、著しいインパルス雑音環境における安定性を提供する。尚、以下においては、OFDM法についてのみ説明する。   In either case, additional signal processing is used to improve the effective signal to noise ratio and provide stability in a significant impulse noise environment. In the following, only the OFDM method will be described.
PHYレイヤは、HomePlug(登録商標)規格(又は、802.11a規格(OFDM))に類似した方式で実装可能であり、これには、論理的に別個のフレーム制御及びフレームデータブロックと、それぞれに別個の転送誤り訂正符号化を具備するフレーム構造が含まれている。以下の説明から、有効信号対雑音比の改善のために適用する信号処理の量に関する指標を得ることができる。   The PHY layer can be implemented in a manner similar to the HomePlug® standard (or 802.11a standard (OFDM)), which includes logically separate frame control and frame data blocks, respectively. A frame structure with separate transfer error correction coding is included. From the following description, an indication regarding the amount of signal processing applied to improve the effective signal-to-noise ratio can be obtained.
(3.1.1 送信機処理)
送信機においては、フレーム制御符号化において、プロダクト符号化マトリックスとビットインターリーバを使用しており、フレームデータは、スクランブラ、リードソロモン(Reed−Solomon)エンコーダ、次いで、畳み込み(Convolutional)エンコーダ、ビットパンクチャラ、そして、最後にビットインターリーバを通過する。又、高雑音環境における機能強化された安定性のために、既定のビットインターリーバをHomePlug(登録商標)ROBOインターリーバによって置換することも可能である。ROBOインターリーバによれば、更に4重の冗長性が符号化データに導入されることになる。
(3.1.1 Transmitter processing)
In the transmitter, a product encoding matrix and a bit interleaver are used in frame control encoding, and frame data is composed of a scrambler, a Reed-Solomon encoder, then a convolutional encoder, a bit. Punk chara and finally pass through the bit interleaver. It is also possible to replace the default bit interleaver with a HomePlug® ROBO interleaver for enhanced stability in high noise environments. According to the ROBO interleaver, quadruple redundancy is further introduced into the encoded data.
符号化フレーム制御及びフレームデータビットストリームを周波数ドメインにおける利用可能なOFDMキャリアにマッピングし、高速フーリエ逆変換を使用して時間ドメインにおけるアナログRF信号に変換する。   The encoded frame control and frame data bitstream is mapped to an available OFDM carrier in the frequency domain and converted to an analog RF signal in the time domain using inverse fast Fourier transform.
変調方式には、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)(例:QAM16〜QAM1024)、フレーム制御ビット用のコヒーレントBPSK(Pi−Phase Shit Keying)、及びデータビット用のDBPSK(Differential Bi−Phase Shift Keying)又はDQPSK(Differential Quadrature−Phase Shift Keying)が含まれる。コヒーレントBPSK及びDBPSKは、それぞれのシンボルにおいて、キャリア当たり1ビットを符号化する。一方、DQPSKの場合には、それぞれのシンボルにおいて、キャリアあたり2ビットを符号化するが、安定性は劣る。推定したチャネル特性によって許容される場合には、更に効率的な変調方式及び符号化方式を使用する。そして、変調方式を動的に選択し、所与のチャネルにおける通信を最適化する。   The modulation scheme includes QAM (Quadrature Amplitude Modulation) (e.g., QAM16 to QAM1024), coherent BPSK (Pi-Phase Shit Keying) for frame control bits, and DBPSK (Differential Bi-Phase KingPhSQ) for data bits. (Differential Quadrature-Phase Shift Keying) is included. Coherent BPSK and DBPSK encode one bit per carrier in each symbol. On the other hand, in the case of DQPSK, 2 bits per carrier are encoded in each symbol, but the stability is poor. If allowed by the estimated channel characteristics, more efficient modulation and coding schemes are used. It then dynamically selects the modulation scheme and optimizes communication on a given channel.
(3.1.2 受信機処理)
受信機においては、受信したRF信号をサンプリングしてデジタル表現に変換し、次いで、高速フーリエ変換によって周波数ドメインにマッピングする。この変換結果を極表現に変換して復調する。フレーム制御シンボルをデインターリーブし(介在させず)、プロダクトマトリックス符号化をプロダクトデコーダによって反転させる。データシンボルをデインターリーブし、デパンクチャする(破壊させず)と共に、Viterbiデコーダ、リードソロモンデコーダ、及びデスクランブラを連続して通過させる。
(3.1.2 Receiver processing)
At the receiver, the received RF signal is sampled and converted to a digital representation and then mapped to the frequency domain by a fast Fourier transform. The conversion result is converted into a polar representation and demodulated. The frame control symbols are deinterleaved (without intervention) and the product matrix encoding is inverted by the product decoder. The data symbols are deinterleaved, depunctured (not destroyed), and continuously passed through a Viterbi decoder, a Reed-Solomon decoder, and a descrambler.
(3.2 MAC(Media Access Control)レイヤ)
MAC(Media Access Control)レイヤは、後述するように、実行するべきいくつかの主要な機能を具備している。
(3.2 Media Access Control (MAC) layer)
The MAC (Media Access Control) layer has several main functions to be executed, as will be described later.
(3.2.1 リンクの初期化)
コントローラは、PLTネットワークセグメントの初期化を管理する。電源投入の際に、コントローラは、そのセグメントに参加するためのインビテーションの定期的なブロードキャストを開始する。ステーションは、この参加インビテーションを受信すると、(そのインビテーション内に指定されている)適切なアップストリームスロットにおいて、セグメントに対する参加要求を返す。
(3.2.1 Link initialization)
The controller manages the initialization of the PLT network segment. Upon power up, the controller starts a periodic broadcast of invitations to join that segment. When the station receives this join invitation, it returns a join request for the segment in the appropriate upstream slot (designated in the invitation).
1つのネットワークセグメントから別のものにMACフレームが漏洩する可能性があるために、初期化プロセスの際の異なるセグメント内のステーションとコントローラ間における不適切な関連付けを防止するメカニズムを実装する。最も簡単な方法は、電力線上での伝送をコントローラとステーションに許容する前に、コントローラとステーションの両方に同一のセグメント番号を提供する方法である。無関係なセグメントフレームの受信を防止することを意図した標準的なMAC手順により、不適切なコントローラに対するステーションの応答が防止されると共に、コントローラによる不適切なステーションの受け入れも防止される。   Implement a mechanism to prevent improper associations between stations and controllers in different segments during the initialization process because MAC frames can leak from one network segment to another. The simplest method is to provide the same segment number to both the controller and station before allowing the controller and station to transmit on the power line. Standard MAC procedures intended to prevent the reception of irrelevant segment frames prevent the station from responding to an inappropriate controller and also prevent the controller from accepting an inappropriate station.
ステーションがセグメントへの参加のインビテーションに応答した後に、コントローラは、後述するチャネル推定制御機能を起動して、ステーションに対するダウンストリームトラフィック用の最適なキャリア及び変調を評価する。又、ステーションも、チャネル推定制御機能を起動して、自身がコントローラに送信することになるアップストリームトラフィック用の最適なキャリア及び変調を評価する。   After the station responds to the invitation to join the segment, the controller activates the channel estimation control function described below to evaluate the optimal carrier and modulation for downstream traffic for the station. The station also activates the channel estimation control function to evaluate the optimal carrier and modulation for upstream traffic that it will transmit to the controller.
コントローラとステーション間における最初の通信においては、それぞれの装置がもう一方からの伝送を受信できる可能性を極大化するべく選定された既定のキャリア選択肢及び変調方式を使用するが、チャネル推定制御機能が完了した後に、キャリア及び変調方式の選択内容を変更してチャネル効率を改善することができる。   The initial communication between the controller and the station uses default carrier choices and modulation schemes selected to maximize the likelihood that each device can receive transmissions from the other, but the channel estimation control function After completion, the carrier and modulation scheme selections can be changed to improve channel efficiency.
(3.2.2 チャネル推定制御機能)
コントローラとステーション間におけるチャネル又は接続は、トーン(キャリア)の実行可能性及び様々な変調方法の許容性に鑑み、独自のものであってよい。従って、チャネルの属性を検出する手段が必要となる。
(3.2.2 Channel estimation control function)
The channel or connection between the controller and the station may be unique in view of tone (carrier) feasibility and tolerance of various modulation methods. Therefore, a means for detecting channel attributes is required.
ステーションに対する新しい接続を初期化するコントローラ、又はコントローラに対する新しい接続を初期化するステーションは、MACプロトコルデータユニット(MPDU)伝送の前にチャネル推定要求エントリを付加する。この要求を受信すると、受信側のエンティティ(コントローラ又はステーション)は、第1PHYブロックの特性を分析して、接続用の最適なトーンと変調の組を判定する。そして、受信側のエンティティは、この情報を要求者に返す。このチャネル推定応答を受信すると、元の要求側のエンティティは、有効チャネル推定タイムアウトの満了まで(或いは、タイムアウト期間内に接続が既定の回数だけエラーを経験するまで)、その設定を当該受信者に対する以降のすべての伝送に使用する。   A controller that initializes a new connection to a station, or a station that initializes a new connection to a controller, adds a channel estimation request entry prior to MAC protocol data unit (MPDU) transmission. Upon receiving this request, the receiving entity (controller or station) analyzes the characteristics of the first PHY block to determine the optimal tone and modulation pair for the connection. The receiving entity returns this information to the requester. Upon receiving this channel estimation response, the original requesting entity will change its settings to that recipient until the effective channel estimation timeout expires (or until the connection experiences a predetermined number of errors within the timeout period). Used for all subsequent transmissions.
既存の接続の場合には、有効チャネル推定タイムアウトの満了時に、接続状態にあるコントローラとステーションの両方において、新しいチャネル推定手順を実行する。この方法によれば、接続の「健全状態」を効果的に監視し、環境条件の変化の際に、最適なデータ通信について適合させることができる。   For existing connections, upon expiration of the effective channel estimation timeout, a new channel estimation procedure is performed at both the connected controller and station. According to this method, the “sound state” of the connection can be effectively monitored, and optimum data communication can be adapted when the environmental conditions change.
新しいチャネル用の初期チャネル推定要求は、コンテンションベースのアクセススロットを使用してステーションから伝送される。そして、コントローラは、この要求に対して、Controller_No_Responseタイムアウト期間内に応答する。このタイムアウト期間内に応答を受信できない場合には、要求側のステーションは、1〜16のランダムなバックオフカウントを採取し、再度チャネル推定手順を要求する前に、その数に相当するコンテンションスロットだけ待機する。無応答タイムアウトが繰り返された場合には、更に大きなカウント範囲からバックオフ(後ずさり)カウントを取得するが、この範囲は、それぞれの反復ごとに2の因数により、最大1〜256の範囲まで拡張される。尚、ステーションは、コントローラからブロードキャストされる同期情報を受信するまで、伝送できないことに留意されたい。   An initial channel estimation request for a new channel is transmitted from the station using a contention based access slot. Then, the controller responds to this request within the Controller_No_Response timeout period. If a response is not received within this timeout period, the requesting station collects a random backoff count of 1-16, and then requests the channel estimation procedure again for that number of contention slots. Just wait. If the no-response timeout is repeated, the backoff count is taken from the larger count range, but this range is expanded to a maximum of 1-256 with a factor of 2 for each iteration. The Note that a station cannot transmit until it receives synchronization information broadcast from the controller.
HomePlug(登録商標)の場合には、20MHzの帯域にわたって128個のキャリアを分散させた後に、約4MHz〜20MHzから84個のキャリアを選択してチャネルを形成している。キャリア選択肢と変調方式は、チャネル推定プロセスの後に選択される。そして、これらの選択は、ネットワーク上の通信ノードのそれぞれのペア間において、リンクごとに行われる。   In the case of HomePlug (registered trademark), 128 carriers are distributed over a 20 MHz band, and then 84 carriers are selected from about 4 MHz to 20 MHz to form a channel. Carrier options and modulation schemes are selected after the channel estimation process. These selections are made for each link between each pair of communication nodes on the network.
PLTにおいては、20MHzを上回る帯域幅を使用可能であるが、リピータを実現するために必要なチャネルホッピングをサポートするべく(又は、セグメント間におけるフレーム漏洩の影響を軽減するために)、複数の同時ダウンストリームチャネル及び複数の同時アップストリームチャネルを実装しなければならないであろう。   In PLT, bandwidths above 20 MHz can be used, but to support the channel hopping necessary to implement repeaters (or to reduce the effects of frame leakage between segments), multiple simultaneous Downstream channels and multiple simultaneous upstream channels will have to be implemented.
(3.2.3 リンクアップストリーム同期機能)
コントローラは、必要なQOS(Quality of Service)とセグメントステーションによるフェアな使用法を確保するために、アップストリームTDMAスロットの整然とした割当を実現する責任を担っている。
(3.2.3 Link upstream synchronization function)
The controller is responsible for realizing an orderly allocation of upstream TDMA slots to ensure fair usage by the required quality of service (QOS) and segment stations.
初期化の際には、コントローラは、コンテンションのないTDMAスロットの現在の数、シンボルにおけるそれらのサイズ(選択した変調方式によって左右されない時間に関係する重要な唯一の尺度単位は、OFDMシンボルである)、及びコンテンションのないスロットに続くコンテンションベースのアクセススロットのサイズに関する記述を含むMAC同期ビーコンフレームのブロードキャストを開始する。このスロットのサイズは、PHYブロックを収容するのに十分な大きさでなければならない。複数のスロットを連結することにより、セグメント上における最悪のケースの往復伝播時間を上回る保護時間とローカルクロックスキューのマージンを有するパケット断片を格納することができる。既定値が必要となる可能性があり、コントローラは、セグメントの往復伝播時間を計測し、更に適切なスロット構成をブロードキャストすることができる。コントローラは、スロットのそれぞれの新しいシーケンスの開始時点において、新しい同期ビーコンをブロードキャストする。個々のステーションは、このコントローラのビーコンを受信し、必要な数のスロット時間だけ遅延させた後にその割り当てられているスロット又はコンテンションベースのスロットにおいて伝送を開始するまで、その伝送を保留する。   Upon initialization, the controller determines that the current number of contentionless TDMA slots, their size in symbols (the only important unit of measure related to time that is independent of the selected modulation scheme is OFDM symbols) ), And start broadcasting a MAC synchronization beacon frame that includes a description of the size of the contention-based access slot that follows the slot without contention. The size of this slot must be large enough to accommodate the PHY block. By concatenating a plurality of slots, it is possible to store packet fragments having a protection time and a local clock skew margin that exceed the worst case round trip propagation time on the segment. A default value may be required, and the controller can measure the round trip propagation time of the segment and broadcast the appropriate slot configuration. The controller broadcasts a new sync beacon at the beginning of each new sequence of slots. Each station receives this controller beacon, delays it for the required number of slot times, and then suspends its transmission until it begins transmission in its assigned slot or contention-based slot.
(3.2.4 リンクアップストリームアクセスの初期化)
ステーションは、PLTコントローラから割当を付与されるまで、コンテンショ(主張)のないスロットにおいて伝送することはできない。ステーションは、サービス及び平均ビットレートのクラスと送信データ量のスロットを要求することにより、割当プロセスを開始する。この要求は、コンテンションベースのアクセススロット時間において伝送する。そして、コントローラは、この要求を満たすべくTDMAスロットの割当を試みる。
(3.2.4 Initialization of link upstream access)
A station cannot transmit in a non-contention slot until assigned by the PLT controller. The station initiates the allocation process by requesting a class of service and average bit rate and a slot for the amount of data transmitted. This request is transmitted in contention based access slot time. The controller then attempts to allocate TDMA slots to satisfy this requirement.
原則的に、アクセスのために競合しなければならないのは、ステーションからの最初の伝送割当要求のみである。継続中のものに対する更なる要求やアップストリーム割当の増大は、現在のアップストリーム伝送上においてピギーバック(抱き合せ)される。そして、割当は、延長されない限り、要求された量のデータ伝送が完了した際に満了する。ステーションが異なるサービスクラスを必要とするトラフィックを伝送する際には、別個であって且つ同時の割当が必要となる。   In principle, only the first transmission allocation request from a station has to contend for access. Further requests for ongoing and increased upstream allocation are piggybacked on the current upstream transmission. The allocation expires when the requested amount of data transmission is complete, unless extended. When a station transmits traffic that requires different service classes, separate and simultaneous assignments are required.
(3.2.5 衝突の解決)
セグメント内のステーションによるアップストリームチャネルに対するアクセスの要求は、コンテンションアクセス用に予約されている1つ又は複数の時間スロットにおいて伝送される。アクセスの取得に成功したステーションには、セグメントコントローラから通知が行われ、適切なスロット割当情報が付与される。一方、アクセスの取得に失敗したステーションは、別のステーションに対するスロットの割当を検出するか、或いは最大許容タイムアウト内に割当応答が無いことにより、これを検出する。アクセスの取得に失敗したステーションは、次回のアクセス要求に使用するコンテンションスロット番号を再計算する。
(3.2.5 Collision resolution)
Requests for access to the upstream channel by stations in the segment are transmitted in one or more time slots reserved for contention access. A station that has successfully acquired access is notified from the segment controller, and appropriate slot allocation information is assigned. On the other hand, a station that has failed to acquire access detects this by either allocating a slot to another station or by not having an allocation response within the maximum allowable timeout. The station that failed to acquire access recalculates the contention slot number used for the next access request.
この衝突解決機能には、(a)ランダムバックオフアルゴリズムと(b)p−パーシスタントアルゴリズムという2つの異なるメカニズムを使用可能である。ランダム指数バックオフアルゴリズムの場合には、毎回、新しくアクセスの取得を試みる際に、増大する遅延範囲から番号をランダムに採取することにより、使用する遅延スロットを選択する。一方、p−パーシスタントの場合には、ステーションが次のスロットにおいてアクセスを要求することになる確率は、セグメント内のステーションの数と反比例関係にある。平均して、採取したn個の中の1つのみにより、次のコンテンションスロットの使用が許容されるように、ランダムな番号が生成され評価される。尚、いずれのメカニズムも、IEEE 802.14規格の方法において使用されている。   This collision resolution function can use two different mechanisms: (a) a random backoff algorithm and (b) a p-persistent algorithm. In the case of a random exponential backoff algorithm, each time a new access attempt is made, a delay slot to be used is selected by randomly collecting numbers from an increasing delay range. On the other hand, in the case of p-persistent, the probability that a station will request access in the next slot is inversely related to the number of stations in the segment. On average, a random number is generated and evaluated so that only one out of n taken will allow the use of the next contention slot. Both mechanisms are used in the method of the IEEE 802.14 standard.
(3.2.6 リンクステータス機能)
PLTステーションは、認知しているリンクステータスについて定期的に報告可能である必要がある。これは、MACヘッダ内にフィールドを含めるか、或いは、現在のリンクステータスについてコントローラからステーションに対して定期的にポーリングさせることにより、実現することができる(好ましい方法は、通常のステーショントラフィック内にリンクステータスを埋め込んで返す方法である)。
(3.2.6 Link status function)
The PLT station needs to be able to report regularly about the link status it knows. This can be accomplished by including a field in the MAC header or by having the controller periodically poll the station for the current link status (the preferred method is to link in normal station traffic). This is a way to embed and return status).
(3.2.7 パケットのフラグメント(断片)化と再アセンブル)
長いパケットは、短いパケットに比べて、ビット誤りを引き起こす雑音の影響を受ける可能性が高い。所与のビット誤り率について、伝送可能な最適なサイズのパケットが存在する。又、最適なサイズパケットは、エラーの回復に使用する再送メカニズムの影響も受けることになる。
(3.2.7 Fragmentation and reassembly of packets)
Long packets are more likely to be affected by noise that causes bit errors than short packets. There is an optimally sized packet that can be transmitted for a given bit error rate. The optimal size packet is also affected by the retransmission mechanism used for error recovery.
PLT MACは、最大4096バイトのパケットデータを搬送する(尚、最大パケットサイズは、少なくとも、最大Ethernetパケットサイズ(1504+VLAN/QOS/MPLSレイヤ2の拡張)であるべきであるが、「ジャンボ」パケットをサポートするべく更に大きくすることができよう。又、その他のANSI規格においては、更に大きな(4kバイト)パケットサイズが指定されているため、Ethernetによって指定されている最大パケットサイズに限定する特別な理由は存在しない)。128バイトよりも長いパケットは、伝送のために、128バイトのフラグメント(断片)に断片化する(断片が小さいほど、雑音の多い物理環境において搬送に成功する確率が高くなる)。MACレイヤセグメントの搬送は、接続指向(Connection−oriented)、又は無接続(Connectionless)となるように構成可能である。   The PLT MAC carries packet data of up to 4096 bytes (note that the maximum packet size should be at least the maximum Ethernet packet size (1504 + VLAN / QOS / MPLS layer 2 extension), but not “jumbo” packets. It can be larger to support, and other ANSI standards specify a larger (4k byte) packet size, so there is a special reason to limit it to the maximum packet size specified by Ethernet Does not exist). Packets longer than 128 bytes are fragmented into 128-byte fragments for transmission (the smaller the fragment, the higher the probability of successful transport in a noisy physical environment). The transport of the MAC layer segment can be configured to be connection-oriented or connectionless.
接続指向の搬送の場合には、再アセンブルを支援するべく、断片に対して連番を付与する。消失した又はエラーが発生したユニキャスト断片を再送可能である。それぞれの発信元/宛先の接続ごとに、断片番号の別個の組を維持管理する(且つ、サービスクラスを割り当てる)。この断片番号は、通常、長さが8ビットである(断片番号の最小有用範囲は、最大MACフレームサイズと断片サイズの関数である)。ウィンドウ化されたアクノリッジシステムを使用可能である。断片番号付きフィールドのサイズは、最悪のケースのシステム遅延の際にも、番号がラップアラウンド(循環)しないように、十分に大きなものでなければならない。伝送ウィンドウは、最大断片連番値の半分未満であるべきである。   In the case of connection-oriented transport, serial numbers are assigned to fragments in order to support reassembly. A unicast fragment that is lost or has an error can be retransmitted. A separate set of fragment numbers is maintained (and assigned a service class) for each source / destination connection. This fragment number is typically 8 bits in length (the minimum useful range of fragment numbers is a function of the maximum MAC frame size and the fragment size). A windowed acknowledge system can be used. The size of the fragment numbered field must be large enough so that the number does not wrap around even in the worst case system delay. The transmission window should be less than half of the maximum fragment sequence number value.
反復伝送は、TDMAスロット割当アルゴリズムに影響を与える。コントローラは、特定のステーションから伝送された断片が消失又は損傷したと判定した場合には、そのステーション用のスロット割当を調節し、別の割当と衝突することなしに、反復を許容することができる。コントローラによって送信された断片の自動的な反復の場合には、スロット割当アルゴリズムは、受信ステーションが最後の断片を認識できるように、伝送完了の後に、少なくとも、もう1つのスロットを割り当てる必要がある。そして、コントローラは、最後の断片の認識を待つためのタイムアウトを実装する。又、空のアクノリッジ(認識)フレームが必要であることをコントローラ又はステーションのいずれかに通知するべく、MACフレームには、Last_Fragmentというインジケータが必要である。通常、接続指向の伝送におけるMACフレームは、次の断片と共に、受信した最新の断片用の認識を有している。   Repeated transmission affects the TDMA slot allocation algorithm. If the controller determines that a fragment transmitted from a particular station has been lost or damaged, it can adjust the slot assignment for that station and allow repetition without colliding with another assignment. . In the case of automatic repetition of the fragments sent by the controller, the slot allocation algorithm needs to allocate at least another slot after transmission is complete so that the receiving station can recognize the last fragment. The controller then implements a timeout to wait for recognition of the last fragment. Also, the MAC frame needs an indicator called Last_Fragment to notify either the controller or the station that an empty acknowledge frame is needed. Usually, a MAC frame in connection-oriented transmission has a recognition for the latest fragment received with the next fragment.
(3.2.8 ネットワークセグメントの識別)
基本ネットワーク構築ブロックは、1つのコントローラと1つ又は複数のステーションを含む電力線セグメントである。共有されている電力線導体に沿った漏洩により、或いは、異なるネットワークセグメントの長い平行線路の経路による容量性結合により、セグメント上に、近くの電力線ネットワークセグメントのパケットが現れる可能性がある。それぞれのMACプロトコルパケットは、セグメントを管理するコントローラに割り当てられたローカルに一意の識別子のフィールドを含んでいる。この結果、セグメント上のそれぞれのステーションは、「無関係」なパケットを識別し、それらを拒否することができる(リピータ又はインターリンクを使用することにより、隣接ネットワークセグメントを信号が越境(span)するようになっている場合を除く)。IDは、設定及びインストール問題を回避するべく、通常、グローバルに一意である。既定では、コントローラのPLT MACアドレスがセグメントIDとして使用される。尚、このセグメントIDフィールドは、セグメント間におけるパケットの漏洩が重要ではないと考えられる場合には、任意選択である。
(3.2.8 Network segment identification)
The basic network building block is a power line segment that includes one controller and one or more stations. Packets of nearby power line network segments may appear on the segment due to leakage along the shared power line conductors or due to capacitive coupling by long parallel line paths of different network segments. Each MAC protocol packet includes a field of locally unique identifiers assigned to the controller that manages the segment. As a result, each station on the segment can identify “irrelevant” packets and reject them (by using repeaters or interlinks so that the signal spans adjacent network segments). Unless you are). The ID is typically globally unique to avoid configuration and installation issues. By default, the controller's PLT MAC address is used as the segment ID. This segment ID field is optional when it is considered that packet leakage between segments is not important.
(3.2.9 MACアドレッシング)
MACアドレスは、その他のIEEE802.2規格に対応するLAN実装との互換性を確保するべく、通常、グローバルに一意であって、長さは48ビットである。更に小さなアドレスを使用可能であるが、この場合には、同一ネットワーク内の2つのMAC(即ち、接続されているすべてのセグメント)が同一アドレスを具備しないことを保証するための管理及び設定上の問題が伴うことになる。
(3.2.9 MAC addressing)
The MAC address is typically globally unique and 48 bits in length to ensure compatibility with other LAN implementations that support the IEEE 802.2 standard. Smaller addresses can be used, but in this case administrative and configurational to ensure that no two MACs in the same network (ie, all connected segments) have the same address. There will be problems.
(4. リンクレイヤに対するMACサービスインターフェイス)
MACサービスインターフェイスは、IEEE 802.3規格に対応している。HomeLink(登録商標)におけると同様に、MAC間プロトコルネゴシエーション用のEthernetフレームタイプを登録することが望ましいであろう。MACは、LLCに対するIEEE 802.2規格のタイプI無接続サービスをサポートしている。
(4. MAC service interface for link layer)
The MAC service interface corresponds to the IEEE 802.3 standard. It would be desirable to register an Ethernet frame type for inter-MAC protocol negotiation as in HomeLink®. The MAC supports the IEEE 802.2 standard type I connectionless service for LLC.
(5. セキュリティとプライバシー)
セキュリティは、保護されているローカルエリアネットワークの外縁部に位置するファイアウォールにおいて始まる。ユーザートラフィックは、一旦アクセスネットワークを横断すれば、ユーザー独自のネットワークによって提供されている保護を具備するのみである(例:アプリケーションレベルの暗号化やIPSecなどのハイレベルなセキュリティプロトコル、又は仮想プライベートネットワークを実装するトンネリングプロトコル、或いは、SSLプロトコルの使用によるもの)。アクセスネットワークを保護する方法は存在しない。
(5. Security and privacy)
Security begins at the firewall located at the outer edge of the protected local area network. Once the user traffic crosses the access network, it only has the protection provided by the user's own network (e.g., high level security protocols such as application level encryption or IPSec, or virtual private network). By using a tunneling protocol or SSL protocol). There is no way to protect the access network.
電力線ネットワークは、アクセスネットワークであり、ローカルエリアネットワークではない。従って、これが、ユーザートラフィックに対してセキュリティを提供する必要はない。電力線ネットワークは、発信元と宛先間の広域ネットワークを横断する際のユーザートラフィックが伝播する経路の一部分に過ぎず、従って、通常、この経路の大部分は保護されていない。   The power line network is an access network, not a local area network. Thus, this need not provide security for user traffic. The power line network is only part of the path through which user traffic travels as it traverses the wide area network between the source and destination, and therefore, most of this path is usually unprotected.
電力線に直接的に(電気的に)接続することなしに、低圧(又は、接地近傍電位)及び中圧ライン間においてデータを移動させるには、無線や光ファイバケーブルなどの別の媒体が必要である。電力線ネットワークに対しては、通常、IEEE 802.11a無線アクセスポイントとして通常実装されるグランドステーションを介してアクセスする。この場合には、既存の802.11のアクセスセキュリティであるWEP(Wired Equivalent Privacy)を使用可能である。   To move data between the low-voltage (or near-ground potential) and medium-voltage lines without connecting directly (electrically) to the power line, another medium such as a radio or fiber optic cable is required. is there. The power line network is typically accessed through a ground station that is typically implemented as an IEEE 802.11a wireless access point. In this case, WEP (Wired Equivalent Privacy), which is an existing 802.11 access security, can be used.
最大限、本発明のアクセスポイントにおいて、WEPを有効にすると共に、ブロードキャストシステムIDを無効にすることにより、「サービスの盗難」の可能性を最小化するための対策を講じることができる。所与の無線ネットワークとの連係は、例えば、電力線ネットワーク又はアクセスポイントの所有者が管理しているリモートRADIUSサーバーを介した認証プロセスによって制御可能である。但し、この場合にも、アクセスは、MACアドレスのなりすましに対しては脆弱な状態に留まることになる。WEP暗号化は、128ビット暗号化であってよく、所与のキーによって暗号化されたパケットのパケット数が10,000〜100,000パケットを超過した際に、キーを変更可能である(WEPの128ビット暗号化は、1〜5百万パケットを調査することによって解読可能であって、こららのパケットは、アクティブな802.11bノードから数時間以内に収集可能であり、且つ、通常のラップトップコンピュータ上において数分で分析可能であることが既に検証済みである。40ビット暗号化の場合にも、128ビット暗号化と同一の問題が発生するが、この解読は格段に容易である)。   As much as possible, by enabling WEP and disabling the broadcast system ID at the access point of the present invention, measures can be taken to minimize the possibility of “service theft”. The association with a given wireless network can be controlled, for example, by an authentication process via a remote RADIUS server managed by the owner of the power line network or access point. However, even in this case, the access remains vulnerable to MAC address spoofing. WEP encryption may be 128-bit encryption, and the key can be changed when the number of packets encrypted with a given key exceeds 10,000 to 100,000 packets (WEP 128-bit encryption can be deciphered by examining 1-5 million packets, these packets can be collected within a few hours from an active 802.11b node, and It has already been verified that it can be analyzed in a few minutes on a laptop computer, and 40-bit encryption has the same problem as 128-bit encryption, but this decryption is much easier. ).
だれかが適当なカスタム機器を使用して、電力線ネットワークから放出されるRF放射を盗聴する可能性が存在している。但し、この場合には、なにも危険に晒されることにはならず、ハイレベルなプロトコルを使用するローカルエリアネットワーク間における安全な通信は、保護された状態に留まることになる。このような盗聴は、検出不可能であり、サービスの盗難は発生しない。尚、RF放射を利用してPLTフレームデータにアクセスする能力は、並外れて高度な技術と、重要なハードウェア及びソフトウェアリソースに対するアクセスを意味するものであり、PLTトラフィックは、容易には観察できないことに留意されたい。   There is the potential for someone to eavesdrop on RF radiation emitted from the power line network using appropriate custom equipment. In this case, however, there is no danger at all, and secure communication between local area networks using high-level protocols remains protected. Such eavesdropping cannot be detected and service theft does not occur. Note that the ability to access PLT frame data using RF radiation means exceptionally advanced technology and access to critical hardware and software resources, and PLT traffic cannot be easily observed. Please note that.
だれかが、配電変圧器の二次側に無関係な機器を装着し、変圧器を通じたRF漏洩を利用してネットワークにアクセスする可能性が存在している。起り得るサービスの盗難から保護するには、ネットワークにおいて新しいノードの送受信を許容する前に、その新しいノードを認証するべきである。これは、無線の場合と同様に、電力線ネットワークの所有者が管理するリモートRADIUSサーバーから許可を取得することにより、実装可能であろう。尚、この場合に、盗聴を防止するための唯一の対策は、ユーザーペイロードの暗号化である。   There is a possibility for someone to install irrelevant equipment on the secondary side of the distribution transformer and access the network using RF leakage through the transformer. To protect against possible service theft, the new node should be authenticated before allowing it to send and receive on the network. This could be implemented by obtaining permission from a remote RADIUS server managed by the owner of the power line network, as in the case of wireless. In this case, the only countermeasure for preventing eavesdropping is encryption of the user payload.
MACフレームペイロードデータを適度なレベルで暗号化することにより、PLTネットワーク上のトラフィックの盗聴の難易度を更に上げることができる(例:43ビット又は56ビットキーによるシングルDES暗号化を使用する)。この暗号化は、1つのセグメント内において共通キーを使用すると共に、セグメントごとに異なるキーを使用するセグメント単位のものであってよい。ユーザーデータは、PLTセグメントに入る際に暗号化され、暗号解読は、PLTセグメントから出る際にのみ可能である。リピータは、通過するフレームを暗号化又は暗号解読することはなく、従って、キーは、リピータの挿入によって生成されるセグメント間において共有されることになろう。   Encrypting MAC frame payload data at a reasonable level can further increase the level of eavesdropping on traffic on the PLT network (eg, using single DES encryption with 43-bit or 56-bit keys). This encryption may be on a segment basis using a common key within one segment and a different key for each segment. User data is encrypted upon entering the PLT segment and decryption is only possible upon exiting the PLT segment. Repeaters do not encrypt or decrypt frames that pass through, so keys will be shared between segments generated by the insertion of repeaters.
PLTセグメントは、論理的なネットワークである。これは、そのセグメント内に漏洩する可能性のある無関係なMACフレームを拒否するのに使用可能なセグメント識別子を具備している。任意選択のMACペイロードデータのセグメント単位の暗号化は、プライバシー又はセキュリティを目的として提供可能である。   A PLT segment is a logical network. It has a segment identifier that can be used to reject extraneous MAC frames that could leak into that segment. Optional segment-by-segment encryption of MAC payload data can be provided for privacy or security purposes.
(要約)
本発明によれば、第1場所におけるデータ信号が、無線リンクを介して、中圧ケーブル上に存在する高周波配信モデムに伝送される。このデータ信号により、RF信号が配信モデムにおいて変調され、これが、変調RF信号用の伝送チャネル又は媒体として機能する中圧ケーブルに接続される。この高周波信号は、第2場所において、中圧ケーブルから、変調信号をデータ信号に変換して戻す復調器に接続される。そして、このデータ信号は、無線リンクを介して、更なる配信のために伝送される。当然のことながら、無線リンクを介したこのようなデータ信号の伝送には、なんらかの形態の無線信号の変調を必要とする。
(wrap up)
According to the present invention, the data signal at the first location is transmitted via a wireless link to a high frequency distribution modem residing on a medium voltage cable. This data signal modulates the RF signal at the distribution modem, which is connected to a medium voltage cable that functions as a transmission channel or medium for the modulated RF signal. This high frequency signal is connected at a second location from a medium pressure cable to a demodulator that converts the modulated signal back to a data signal. This data signal is then transmitted for further distribution via the wireless link. Of course, transmission of such a data signal over a wireless link requires some form of modulation of the wireless signal.
一方、データは、第2場所から第1場所に、通常、異なる周波数帯域を使用して同様の方式で送信される。このような場所間におけるフルデュープレックス広帯域サービスは、電話サービス、ビデオサービス、インターネットサービス、及びその他の高速データ転送を必要とするサービスなどの様々な通信ニーズに同時に応えることができる。MVケーブルは、高架ケーブルであってよいが(例:電柱上のもの)、地下などの別の場所に配置することも可能である。   On the other hand, data is usually transmitted from the second location to the first location in a similar manner using different frequency bands. Such a full-duplex broadband service between locations can simultaneously meet various communication needs such as telephone service, video service, Internet service, and other services requiring high-speed data transfer. The MV cable may be an elevated cable (e.g., on a utility pole), but may be placed in another location such as underground.
これらのすべての通信は、1つ又は複数のネットワークセグメントによって実行され、それぞれのネットワークセグメントは、1つのPLTコントローラと1つ又は複数のPLTステーションを具備している。PLTコントローラは、PLTステーションに対するすべてのダウンストリーム通信の割当を制御すると共に、PLTステーションからPLTコントローラへのアップストリーム通信をも制御する。リピータとインターリンクは、ネットワークセグメント間における通信を可能にする。以上、本発明の好適な実施例に関連して本発明について説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなしに、その形態及び詳細における以上の及び様々なその他の変更、省略、及び逸脱を実行可能であることを理解するであろう。   All these communications are performed by one or more network segments, each network segment comprising one PLT controller and one or more PLT stations. The PLT controller controls the allocation of all downstream communications to the PLT station and also controls the upstream communications from the PLT station to the PLT controller. Repeaters and interlinks allow communication between network segments. Although the invention has been described with reference to preferred embodiments of the invention, those skilled in the art will appreciate these and various other changes in form and detail without departing from the scope of the invention. It will be understood that omissions, omissions, and deviations can be made.
中圧配電系統のトポロジーを示す概略図である。It is the schematic which shows the topology of a medium voltage power distribution system. 本発明による電力線ネットワークセグメントを示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a power line network segment according to the present invention. FIG. リピータを示す概略図である。It is the schematic which shows a repeater. ルータ、コントローラ、及び広域ネットワーク間における通信を示す概略図である。It is the schematic which shows the communication between a router, a controller, and a wide area network. RF障壁をバイパスするべく使用されているリピータを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a repeater being used to bypass an RF barrier. 本発明によるネットワークトポロジー内のネットワークセグメント間におけるインターリンクを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating interlinks between network segments in a network topology according to the present invention. 本発明による電力線ネットワークセグメント内の様々な通信コンポーネントを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating various communication components within a power line network segment according to the present invention. コンピュータ内に収容されている複数のコンポーネントを具備するリピータを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a repeater having a plurality of components housed in a computer. RF障害を回避するコンポーネントを物理的に別個に具備するリピータを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a repeater that physically has separate components to avoid RF interference. チャネル悪化の無線によるバイパスを示す概略図である。It is the schematic which shows the bypass by the radio | wireless of channel deterioration. 無線アップリンクを示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a radio uplink. FIG. 無線ダウンリンクを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a radio downlink. 地下MVケーブルを使用する通信システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the communication system which uses an underground MV cable. 地下通信システムと関連付けられたネットワークコンポーネントを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating network components associated with an underground communication system. 地下通信システムと関連付けられた電子ボックスを示す概略図である。It is the schematic which shows the electronic box linked | related with the underground communication system. アナログフロントエンドの1つのバージョンを示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating one version of an analog front end. アナログフロントエンドの別のバーションを示す回路図の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of circuit diagram which shows another version of an analog front end. 回路図の別の部分を示す図である。It is a figure which shows another part of a circuit diagram. 回路図の更に別の部分を示す図である。It is a figure which shows another part of a circuit diagram.

Claims (33)

  1. 連係してネットワークセグメントを定義する配信センタと少なくとも1つの遠隔場所との間で広帯域通信を提供する通信システムであって、配電系統の中圧(MV)ケーブルが前記ネットワークセグメントの通信チャネル(媒体)として機能する、通信システムにおいて、
    前記通信システムは、電力線通信(PLT)コントローラと少なくとも1つの電力線通信(PLT)ステーション(30)を具備し、
    前記電力線通信(PLT)コントローラは、
    第1(ダウンストリーム)媒体信号によって変調された第1(ダウンストリーム)RF信号を生成するべく前記第1媒体信号を受信し、第2(アップストリーム)媒体信号を抽出するべく第2(アップストリーム)RF信号を復調する配信モデム(62)であって、前記MVケーブルと協働して、前記MVケーブル上において前記第2(アップストリーム)RF信号を受信するべく前記MVケーブルを前記第1(ダウンストリーム)RF信号によって励起する手段(64、66)を含む配信モデムと、
    前記配信モデムと動作可能に通信する電力線通信(PLT)コントローラモジュール(23)であって、前記少なくとも1つの遠隔場所の中の少なくとも1つに前記第1(ダウンストリーム)媒体信号を抽出させるべく前記第1(ダウンストリーム)媒体信号の生成を制御する手段を有し、前記少なくとも1つの遠隔場所における第2(アップストリーム)媒体信号の生成を制御する手段を更に有するPLTコントローラモジュールとを備え、
    前記各電力線通信(PLT)ステーション(30)は、
    前記第1(ダウンストリーム)媒体信号を抽出するべく前記第1(ダウンストリーム)RF信号を復調する第2モデム(32)であって、前記MVケーブルと協働して、前記第1(ダウンストリーム)RF信号を受信し、前記MVケーブルを前記第2(アップストリーム)RF信号によって励起する手段(34、36)を有する第2モデムと、
    前記第2モデム(32)と動作可能に通信するPLTステーションモジュール(31)であって、前記抽出した第1(ダウンストリーム)媒体信号が当該PLTステーション宛てである場合に前記信号を受け入れる手段を有し、前記第2(アップストリーム)RF信号を形成するためその変調のために前記第2モデムに提示するべく前記第2(アップストリーム)媒体信号を生成する手段を更に有するPLTステーションモジュールとを備え、
    前記PLTコントローラは、前記少なくとも1つのPLTステーションに配信するためのすべての第1(ダウンストリーム)RF信号の生成を制御すると共に、前記少なくとも1つのPLTステーションから前記PLTコントローラへの前記第2(アップストリーム)RF信号の生成をも制御する、
    ことを特徴とする通信システム。
    A communication system for providing broadband communication between a distribution center that cooperates to define a network segment and at least one remote location, wherein a medium voltage (MV) cable of a distribution system is a communication channel (medium) of the network segment In a communication system that functions as
    The communication system comprises a power line communication (PLT) controller and at least one power line communication (PLT) station (30),
    The power line communication (PLT) controller is
    Receiving the first media signal to produce a first (downstream) RF signal modulated by a first (downstream) media signal and second (upstream) to extract a second (upstream) media signal; ) A distribution modem (62) for demodulating an RF signal, which cooperates with the MV cable to connect the MV cable to receive the second (upstream) RF signal on the MV cable; Distribution modem including means (64, 66) excited by (downstream) RF signals;
    A power line communication (PLT) controller module (23) in operative communication with the distribution modem, wherein the first (downstream) media signal is extracted by at least one of the at least one remote location. A PLT controller module comprising means for controlling the generation of a first (downstream) media signal and further comprising means for controlling the production of a second (upstream) media signal at said at least one remote location;
    Each of the power line communication (PLT) stations (30)
    A second modem (32) for demodulating the first (downstream) RF signal to extract the first (downstream) media signal, in cooperation with the MV cable, the first (downstream) A second modem having means (34, 36) for receiving an RF signal and exciting the MV cable with the second (upstream) RF signal;
    A PLT station module (31) operatively communicating with the second modem (32), having means for accepting the signal when the extracted first (downstream) media signal is destined for the PLT station. And a PLT station module further comprising means for generating the second (upstream) media signal for presentation to the second modem for modulation thereof to form the second (upstream) RF signal. ,
    The PLT controller controls the generation of all first (downstream) RF signals for delivery to the at least one PLT station and the second (up) from the at least one PLT station to the PLT controller. Stream) also controls the generation of RF signals,
    A communication system characterized by the above.
  2. 前記PLTコントローラモジュールは、時分割多重(TDM)を使用して前記第1(ダウンストリーム)媒体信号の生成を制御しており、該時分割多重(TDM)は、前記第2(アップストリーム)媒体信号の生成を制御する手段としても使用されている請求項1記載の通信システム。   The PLT controller module uses time division multiplexing (TDM) to control generation of the first (downstream) media signal, and the time division multiplexing (TDM) is used to control the second (upstream) media. The communication system according to claim 1, wherein the communication system is also used as a means for controlling generation of a signal.
  3. 前記PLTコントローラは、前記中圧ケーブルを使用しない第1及び第2媒体信号の受信及び送信のための無線トランシーバモジュール(27)を更に有する請求項1記載の通信システム。   The communication system according to claim 1, wherein the PLT controller further comprises a radio transceiver module (27) for receiving and transmitting first and second media signals without using the medium voltage cable.
  4. 前記少なくとも1つの遠隔場所(70)内に顧客宅内機器(CPE)を更に有し、前記ネットワークセグメント内の前記少なくとも1つのPLTステーションの前記第2モデムは、無線周波数リンクによる前記顧客宅内機器との間の前記第1及び第2媒体信号の受信及び送信のための無線トランシーバモジュール(27)を更に有する請求項1記載の通信システム。   And further comprising customer premises equipment (CPE) in the at least one remote location (70), wherein the second modem of the at least one PLT station in the network segment communicates with the customer premises equipment over a radio frequency link. The communication system according to claim 1, further comprising a wireless transceiver module (27) for receiving and transmitting the first and second media signals in between.
  5. 前記無線トランシーバの前記無線周波数リンクは、前記ネットワークセグメントと同等の無線周波数フットプリントを具備している請求項4記載の通信システム。   The communication system of claim 4, wherein the radio frequency link of the radio transceiver comprises a radio frequency footprint equivalent to the network segment.
  6. 前記PLTコントローラとの間の第1及び第2媒体信号の受信及び転送のために、前記PLTコントローラと通信状態にあるグランドステーションを更に具備している請求項1記載の通信システム。   The communication system of claim 1, further comprising a ground station in communication with the PLT controller for receiving and transferring first and second media signals to and from the PLT controller.
  7. 前記PLTコントローラと通信状態にある前記グランドステーションは、ルータと更に通信し、該ルータは、広域ネットワークと更に通信する請求項6記載の通信システム。   The communication system according to claim 6, wherein the ground station in communication with the PLT controller further communicates with a router, and the router further communicates with a wide area network.
  8. 前記少なくとも1つのPLTステーションの少なくとも1つは、顧客宅内機器(CPE)と更に通信する請求項7記載の通信システム。   8. The communication system of claim 7, wherein at least one of the at least one PLT station further communicates with a customer premises equipment (CPE).
  9. 前記少なくとも1つのPLTステーションの少なくとも1つは、第2グランドステーションと通信し、該第2グランドステーションが、顧客宅内機器(CPE)と通信する請求項7記載の通信システム。   8. The communication system of claim 7, wherein at least one of the at least one PLT station communicates with a second ground station, and the second ground station communicates with customer premises equipment (CPE).
  10. 前記通信システムは、
    複数の更なるネットワークセグメント(10a、10b、10c...)と、
    1つ又は複数のリピータ(50、51)であって、それぞれのリピータが、2つのネットワークセグメントを接続し、1つのネットワークセグメントから別のネットワークセグメントに転送するための前記第1(ダウンストリーム)RF信号を受信するための手段を具備し、前記別のネットワークセグメントから前記1つのネットワークセグメントに転送するための前記第2(アップストリーム)RF信号を受信するための手段を更に具備している、1つ又は複数のリピータと、
    を有している請求項1記載の通信システム。
    The communication system is:
    A plurality of further network segments (10a, 10b, 10c ...);
    One or more repeaters (50, 51), each repeater connecting two network segments and transferring the first (downstream) RF from one network segment to another Means for receiving a signal, further comprising means for receiving said second (upstream) RF signal for transfer from said another network segment to said one network segment; One or more repeaters;
    The communication system according to claim 1, comprising:
  11. 前記リピータは、第1ネットワークセグメント内のPLTステーションと第2ネットワークセグメント内のPLTコントローラとを有し、更なるダウンストリーム転送が意図されている前記第1ネットワークセグメントからの第1(ダウンストリーム)RF信号は、前記リピータの前記PLTステーションに対して、前記第1RF信号を検索し、前記第1RF信号を前記リピータの前記PLTコントローラに転送するように指示する手段を具備しており、更なるアップストリーム転送が意図されている前記第2ネットワークセグメントの前記第2RF信号は、前記リピータの前記PLTステーションが前記第2RF信号を前記第1ネットワークセグメントの前記PLTコントローラに更に転送するように、前記リピータの前記PLTコントローラから前記リピータの前記PLTステーションへの前記第2RF信号の転送を指示する手段を更に具備している請求項9記載の通信システム。   The repeater has a PLT station in a first network segment and a PLT controller in a second network segment, and a first (downstream) RF from the first network segment intended for further downstream transfer. A signal comprising means for instructing the PLT station of the repeater to retrieve the first RF signal and forward the first RF signal to the PLT controller of the repeater; The second RF signal of the second network segment intended for transfer is such that the PLT station of the repeater further forwards the second RF signal to the PLT controller of the first network segment. PLT control Communication system according to claim 9, characterized in that further comprising means for instructing the transfer of the first 2RF signal to the PLT station of the repeater La.
  12. 前記リピータを形成する、前記第1ネットワークセグメントのPLTステーション及び第2ネットワークセグメントのPLTコントローラは、コンピュータ内に収容されており、前記コンピュータのバックプレーンを介して互いに通信する請求項11記載の通信システム。   The communication system according to claim 11, wherein the PLT station of the first network segment and the PLT controller of the second network segment forming the repeater are housed in a computer and communicate with each other via the backplane of the computer. .
  13. 前記リピータ(インターリンク)を形成する、前記第1ネットワークセグメントのPLTステーション及び第2ネットワークセグメントのPLTコントローラは、それぞれ、無線トランシーバモジュール(27)を更に具備し、前記PLTステーション及びPLTコントローラは、前記無線トランシーバモジュールを介して互いに通信する請求項11記載の通信システム。   Each of the PLT station of the first network segment and the PLT controller of the second network segment forming the repeater (interlink) further includes a radio transceiver module (27), and the PLT station and the PLT controller are configured as described above. The communication system of claim 11, which communicates with each other via a wireless transceiver module.
  14. 光ファイバリンクを更に具備し、前記リピータ(インターリンク)を形成する、前記第1ネットワークセグメントのPLTステーション及び第2ネットワークセグメントのPLTコントローラは、前記光ファイバリンクを介して互いに通信する請求項11記載の通信システム。   12. The PLT station of the first network segment and the PLT controller of the second network segment, further comprising an optical fiber link and forming the repeater (interlink), communicate with each other via the optical fiber link. Communication system.
  15. 前記MVケーブルと電気的接触状態にない導電性リンクを更に具備し、前記リピータ(インターリンク)を形成する前記第1ネットワークセグメントのPLTステーション及び第2ネットワークセグメントのPLTコントローラは、前記導電性リンクを介して互いに通信する請求項11記載の通信システム。   A PLT station of the first network segment and a PLT controller of the second network segment, further comprising a conductive link not in electrical contact with the MV cable, forming the repeater (interlink), the PLT controller of the second network segment The communication system according to claim 11, which communicates with each other via a network.
  16. 前記通信システムが広域ネットワークと通信することを許可する前記PLTコントローラと関連付けられた手段を更に有する請求項1記載の通信システム。   The communication system of claim 1, further comprising means associated with the PLT controller allowing the communication system to communicate with a wide area network.
  17. 広域ネットワークと通信する前記手段は、前記PLTコントローラと動作可能に通信するルータである請求項16記載の通信システム。   The communication system of claim 16, wherein the means for communicating with a wide area network is a router operatively communicating with the PLT controller.
  18. 前記ルータは、前記PLTコントローラとは離れた場所に在る請求項17記載の通信システム。   The communication system according to claim 17, wherein the router is located away from the PLT controller.
  19. 前記PLTコントローラ及び前記ルータは、無線トランシーバモジュールによって互いに通信する請求項18記載の通信システム。   The communication system of claim 18, wherein the PLT controller and the router communicate with each other by a wireless transceiver module.
  20. 前記PLTコントローラと前記ルータは、有線リンクによって互いに通信する請求項18記載の通信システム。   The communication system according to claim 18, wherein the PLT controller and the router communicate with each other via a wired link.
  21. 前記有線リンクは、光ファイバリンクである請求項20記載の通信システム。   The communication system according to claim 20, wherein the wired link is an optical fiber link.
  22. 前記ネットワークセグメントは、前記中圧ケーブルの少なくとも一部に物理的にオーバーラップし得る請求項10記載の通信システム。   The communication system according to claim 10, wherein the network segment can physically overlap at least a part of the medium voltage cable.
  23. 前記PLTコントローラは、時分割マルチアセクス時間スロットの割当を制御する第1命令により、そのネットワークセグメント内のPLTステーションによるアップストリーム媒体信号の生成を制御する請求項1記載の通信システム。   The communication system according to claim 1, wherein the PLT controller controls generation of an upstream medium signal by a PLT station in the network segment according to a first instruction for controlling allocation of time division multi-access time slots.
  24. それぞれの隣接ネットワークセグメントは、前記第1及び第2RF信号を生成するための共通物理レイヤ符号化方式の異なる領域を使用しており、リピータの前記PLTステーションは、前記PLTコントローラの前記ネットワークセグメントの前記符号化方式を使用して前記リピータの前記PLTコントローラと通信し、前記リピータの前記PLTコントローラは、前記PLTステーションの前記ネットワークセグメントの前記符号化方式を使用して前記リピータの前記PLTステーションと通信する請求項10記載の通信システム。   Each adjacent network segment uses a different region of the common physical layer coding scheme for generating the first and second RF signals, and the PLT station of the repeater is the network segment of the PLT controller. Communicating with the PLT controller of the repeater using an encoding scheme, and the PLT controller of the repeater communicating with the PLT station of the repeater using the encoding scheme of the network segment of the PLT station The communication system according to claim 10.
  25. 前記物理レイヤ符号化方式は、前記PLTコントローラと前記少なくとも1つのPLTステーションとの間における第1及び第2RF信号の転送のための時分割マルチアクセス時間スロットによる請求項24記載の通信システム。   25. The communication system according to claim 24, wherein the physical layer coding scheme is a time division multi-access time slot for transferring first and second RF signals between the PLT controller and the at least one PLT station.
  26. それぞれのネットワークセグメント内における前記符号化方式は、周波数分割マルチアクセス方式を更に使用する請求項24記載の通信システム。   25. The communication system according to claim 24, wherein the coding scheme in each network segment further uses a frequency division multiple access scheme.
  27. 前記周波数分割マルチアクセス符号化方式は、直交周波数分割多重化による請求項26記載の通信システム。   27. The communication system according to claim 26, wherein the frequency division multi-access coding scheme is orthogonal frequency division multiplexing.
  28. 前記物理レイヤ符号化方式は、衝突回避機能付き符号分割マルチアクセスによる請求項24記載の通信システム。   The communication system according to claim 24, wherein the physical layer coding scheme is code division multiple access with a collision avoidance function.
  29. 前記物理レイヤ符号化方式は、ウェーブレットを使用する請求項24記載の通信システム。   The communication system according to claim 24, wherein the physical layer coding scheme uses a wavelet.
  30. 前記配電系統は、地下配電系統を有している請求項1記載の通信システム。   The communication system according to claim 1, wherein the distribution system includes an underground distribution system.
  31. 前記配電系統は、地上配電系統を有している請求項1記載の通信システム。   The communication system according to claim 1, wherein the power distribution system includes a ground power distribution system.
  32. 前記配電系統は、地下及び地上配電系統の組み合わせたものである請求項1記載の通信システム。   The communication system according to claim 1, wherein the power distribution system is a combination of an underground and a ground power distribution system.
  33. 連係してネットワークセグメントを定義する配信センタと少なくとも1つの遠隔場所との間で広帯域通信を提供する方法であって、配電系統の中圧(MV)ケーブルが、前記ネットワークセグメントの通信チャネル(媒体)として機能する、通信方法において、
    前記配信センタにおいて、
    第1(ダウンストリーム)媒体信号によって変調された第1(ダウンストリーム)RF信号を生成するべく前記第1媒体信号を受信し、第2(アップストリーム)媒体信号を抽出するべく第2(アップストリーム)RF信号を復調する段階と、
    前記第1(ダウンストリーム)RF信号によって前記MVケーブルを励起する段階と、
    前記MVケーブル上において前記第2(アップストリーム)RF信号を受信する段階と、
    前記少なくとも1つの遠隔場所の中の少なくとも1つに前記第1(ダウンストリーム)媒体信号を抽出させるべく、前記第1(ダウンストリーム)媒体信号の生成を制御する段階と、
    前記少なくとも1つの遠隔場所の中の1つの遠隔場所に対して、前記第2(アップストリーム)媒体信号を含む前記第2(アップストリーム)RF信号を生成するように指示するべく、前記少なくとも1つの遠隔場所における第2(アップストリーム)媒体信号の生成を制御する段階とを備え、
    それぞれの遠隔場所において、
    前記第1(ダウンストリーム)RF信号が前記遠隔場所宛てである場合に、前記第1(ダウンストリーム)RF信号を受信する段階と、
    前記第1(ダウンストリーム)媒体信号を抽出するべく前記第1(ダウンストリーム)RF信号を復調する段階と、
    前記第2(アップストリーム)媒体信号を生成する段階と、
    RF信号を前記第2媒体信号によって変調して前記第2(アップストリーム)RF信号を形成し、前記MVケーブルを前記第2(アップストリーム)RF信号によって励起する段階とを備える
    ことを特徴とする通信方法。
    A method for providing broadband communication between a distribution center that cooperates to define a network segment and at least one remote location, wherein a medium voltage (MV) cable in a distribution system is connected to the communication channel (medium) of the network segment In the communication method that functions as
    In the distribution center,
    Receiving the first media signal to produce a first (downstream) RF signal modulated by a first (downstream) media signal and second (upstream) to extract a second (upstream) media signal; ) Demodulating the RF signal;
    Exciting the MV cable with the first (downstream) RF signal;
    Receiving the second (upstream) RF signal on the MV cable;
    Controlling the generation of the first (downstream) media signal to cause at least one of the at least one remote location to extract the first (downstream) media signal;
    The at least one remote location of the at least one remote location is instructed to generate the second (upstream) RF signal that includes the second (upstream) media signal. Controlling the generation of a second (upstream) media signal at a remote location,
    At each remote location
    Receiving the first (downstream) RF signal when the first (downstream) RF signal is destined for the remote location;
    Demodulating the first (downstream) RF signal to extract the first (downstream) media signal;
    Generating the second (upstream) media signal;
    Modulating the RF signal with the second media signal to form the second (upstream) RF signal, and exciting the MV cable with the second (upstream) RF signal. Communication method.
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